專利名稱：廢氣模塊和在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將廢氣導(dǎo)向多個(gè)出口的廢氣模塊，該廢氣模塊包括至少一個(gè)廢氣 再循環(huán)閥。
背景技術(shù)：
由于聯(lián)邦法令和州法令，現(xiàn)今的機(jī)動(dòng)車輛在其運(yùn)行期間可以釋放的排放量受到限 制。一種降低車輛所釋放的排放量的方式是在車輛的排氣系統(tǒng)中包括廢氣再循環(huán)(EGR) 閥。EGR閥改變來自發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的廢氣的至少一部分的方向，使得廢氣隨同新鮮空氣 一起再循環(huán)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的入口歧管。為了控制經(jīng)過EGR閥的廢氣量，EGR閥由致動(dòng)器控制。 此外，在車輛的廢氣系統(tǒng)內(nèi)放置廢氣節(jié)流閥，該廢氣節(jié)流閥進(jìn)一步控制經(jīng)過EGR通道或經(jīng) 過排氣管以便離開發(fā)動(dòng)機(jī)組件的廢氣量。因此，雖然EGR閥和廢氣節(jié)流閥都控制返回到發(fā) 動(dòng)機(jī)入口側(cè)的廢氣量，但卻是分開的部件并且分開控制。因此，開發(fā)一種既包括EGR閥又包括廢氣節(jié)流閥的模塊是令人期待的，在該模塊 內(nèi)EGR閥和廢氣節(jié)流閥都可以由單個(gè)的致動(dòng)器控制。由于可以使用單個(gè)的致動(dòng)器用以控制 EGR閥和廢氣節(jié)流閥，制造工藝由于零件數(shù)目的減少而變得更加高效。此外，在連接可能變 得松散以及引起泄漏和壓力降低的排氣系統(tǒng)內(nèi)，車輛的排氣系統(tǒng)由于在排氣系統(tǒng)內(nèi)具有較 少的連接和較少的零件而變得更加高效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種廢氣模塊，廢氣模塊包括殼體、殼體內(nèi)的至少一個(gè)入口、殼體內(nèi)的 多個(gè)出口、殼體內(nèi)部的廢氣節(jié)流閥、殼體內(nèi)部的廢氣再循環(huán)(EGR)閥，其中，廢氣在引向第 一出口時(shí)經(jīng)過EGR閥。單個(gè)的致動(dòng)器用于控制EGR閥和廢氣節(jié)流閥。因此，EGR閥多數(shù)時(shí) 間內(nèi)由致動(dòng)器控制，以及當(dāng)EGR閥完全開啟時(shí)，EGR閥為了提高經(jīng)過EGR閥的廢氣流量，可 以改變廢氣節(jié)流閥的位置以便增加入口和殼體內(nèi)的背壓。此外，一種用于控制廢氣再循環(huán)量的方法包括步驟致動(dòng)器從控制系統(tǒng)接收信號(hào)， 以及致動(dòng)器相應(yīng)地改變EGR閥的位置。在用于控制廢氣再循環(huán)量的方法內(nèi)，也包括上文所 描述的全部部件，以及為了控制經(jīng)過第一出口的廢氣量而主要地控制EGR閥。通過下文中提供的詳細(xì)說明，將會(huì)清楚本發(fā)明進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)理解的是， 詳細(xì)說明和具體示例在簡述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的同時(shí)，僅為試圖說明的目的而不是試圖 限定本發(fā)明的范圍。


通過詳細(xì)說明并結(jié)合附圖，將會(huì)更加完全地理解本發(fā)明。圖1是排氣節(jié)流-廢氣再循環(huán)模塊的透視圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中閥和多個(gè)出口的截面透視圖；圖3是本發(fā)明備選實(shí)施例中閥和多個(gè)出口的截面?zhèn)纫晥D；圖4是廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的示意圖；和圖5是使用單個(gè)的致動(dòng)閥用于控制經(jīng)過多個(gè)出口的廢氣流量的方法的框圖。
具體實(shí)施例方式下文中優(yōu)選實(shí)施例的說明，本質(zhì)上僅僅是示范性的而決不是試圖限制本發(fā)明、本 發(fā)明的應(yīng)用或使用。參照?qǐng)D1至圖3，排氣節(jié)流-廢氣再循環(huán)閥模塊(ETVM)總體上由10示出。ETVM 10具有帶有入口 14和至少一個(gè)出口 16的殼體12。在優(yōu)選實(shí)施例中，殼體12具有兩個(gè)出 口 16。第一出口 16a為廢氣再循環(huán)(EGR)通道，而第二出口 16b為排氣通道。殼體12還包 含閥18，通過相對(duì)于EGR通道16a和排氣通道16b放置在不同位置，閥18用于引導(dǎo)殼體12 內(nèi)部的廢氣流動(dòng)。單個(gè)的致動(dòng)器20用于控制閥18。在優(yōu)選實(shí)施例中，致動(dòng)器20可操作地與電動(dòng)馬 達(dá)22連接，使得致動(dòng)器20相對(duì)EGR通道16a和排氣通道16b將閥18的位置變更到所希望 的位置。用以控制EGR通道16a和排氣通道16b的單個(gè)的致動(dòng)器20的使用，由于降低了操 作ETVM 10所需要的零件數(shù)目而變得有益。例如，如果EGR通道16a和排氣通道16b具有 分開的致動(dòng)器，為了運(yùn)行EVTM 10而將會(huì)有額外的致動(dòng)器以及運(yùn)行致動(dòng)器的額外電源。因 此，通過使用單個(gè)的致動(dòng)器20，制造工藝由于較少的零件需要生產(chǎn)和組裝而變得更加高效。在優(yōu)選實(shí)施例中，ETVM 10的流量主要地由相對(duì)于EGR通道16a放置的閥18控制。 因此，當(dāng)廢氣經(jīng)過入口 14流進(jìn)殼體12時(shí)，閥18在通過致動(dòng)器20控制的同時(shí)，引導(dǎo)廢氣經(jīng) 過EGR通道16a和排氣通道16b中的一個(gè)或兩個(gè)。當(dāng)閥18定位成使得EGR通道完全地開 啟時(shí)，大量的空氣流由于在殼體12和入口 14內(nèi)由廢氣產(chǎn)生的背壓而經(jīng)過EGR通道16a。然 而，為了進(jìn)一步提高經(jīng)過EGR通道16a的流量，致動(dòng)器20通過改變閥18的位置用以完全關(guān) 閉排氣通道16b而關(guān)閉排氣通道16b，這增加了殼體12和入口 14內(nèi)的背壓。這種背壓的增 加導(dǎo)致了更大量的廢氣流經(jīng)EGR通道16a。此外，為了獲得所希望的流經(jīng)EGR通道16a和 排氣通道16b的廢氣量，將閥18放置在閥18完全地遮蓋、部分地遮蓋、或未遮蓋EGR通道 16a和排氣通道16b的任何位置，或者其中的任何組合。此外，為了提高殼體12和入口 14內(nèi)的廢氣背壓，閥18定位成以便完全地關(guān)閉EGR 通道16a以及部分地或者完全地關(guān)閉排氣通道16b。提高殼體12和入口 14內(nèi)的廢氣壓力， 當(dāng)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)而變得有益或者有益于提高系統(tǒng)內(nèi)廢氣的溫度。如上文所述，單個(gè)的致動(dòng) 器20用于控制閥18以便相對(duì)于EGR通道16a和排氣通道16b對(duì)閥18定位。以這種方式 提高廢氣的背壓由于背壓的增加在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)起作用而變得有益。因此，廢氣背壓的增 加增加了引起發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷。此外，廢氣溫度的提高，由于提高的溫度作為催化 劑用以在低驅(qū)動(dòng)循環(huán)期間開始廢氣的氧化而變得有益。
在優(yōu)選實(shí)施例中，閥18是相對(duì)于EGR通道16a和排氣通道16b成角度的圓盤。因 此，閥18可操作地與致動(dòng)器20連接并且為了如所希望的那樣阻塞和露出EGR通道16a和 排氣通道16b而繞著殼體12的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。閥18具有半圓外形使得能夠放置閥18以 便完全地阻塞EGR通道16a和排氣通道16b、完全地開啟EGR通道16a和排氣通道16b、部 分地開啟EGR通道16a和排氣通道16b、或者以上位置的任何組合。此外，閥18是成角度的 以便更加有效地將廢氣流導(dǎo)向所希望的位置。因此，閥18的角度設(shè)計(jì)成用以降低閥18對(duì) 廢氣施加的阻力量。參照?qǐng)D3，在備選實(shí)施例中，閥18為了如所希望的那樣關(guān)閉EGR通道16a和排氣 通道16b而繞著截面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。與上文所介紹的圓盤實(shí)施例相似，閥18成瓣閥形使得能 夠放置閥18以便完全地阻塞EGR通道16a和排氣通道16b、完全地開啟EGR通道16a和排 氣通道16b、部分地開啟EGR通道16a和排氣通道16b、或者以上位置的任何組合。此外，閥 18為了降低其對(duì)廢氣施加的阻力量而設(shè)計(jì)成具有角度。參照?qǐng)D1至圖4，包括ETVM 10的發(fā)動(dòng)機(jī)組件總體上由24示出。發(fā)動(dòng)機(jī)26具有排 氣歧管28，排氣歧管28釋放來自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣，使得廢氣經(jīng)過排氣歧管進(jìn)入渦輪機(jī)30。廢 氣轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī)30。在優(yōu)選實(shí)施例中，廢氣然后經(jīng)過狄塞爾機(jī)(diesel)顆粒過濾器(DPF) 32 并進(jìn)入ETVM 10中。殼體12的入口 14為了減小發(fā)動(dòng)機(jī)組件24所占據(jù)的空間而直接與DPF 32的出口端連接。此外，通過具有在ETVM 10和DPF 32之間的直接連接，由于連接點(diǎn)的減 少而很少出現(xiàn)廢氣泄漏，并且這導(dǎo)致了對(duì)廢氣壓力降低的預(yù)防，以及由于零件的減少而導(dǎo) 致較為簡單的組裝。在備選實(shí)施例中，DPF 32的入口端直接與EGR通道16a和排氣通道16b 連接，這由于如上文所述的相同原因而變得有益。無論DPF 32相對(duì)于ETVM 10位于何處，將通過入口 14進(jìn)入ETVM 10的廢氣導(dǎo)向 經(jīng)過如上文所述的EGR通道16a和排氣通道16b中的一個(gè)、兩個(gè)或兩者都不。經(jīng)過排氣通 道16b的廢氣然后流經(jīng)排氣管34并且從發(fā)動(dòng)機(jī)組件24中排出。經(jīng)過EGR通道16a所引導(dǎo) 的廢氣然后經(jīng)過EGR通道36進(jìn)入EGR冷卻器38中。在廢氣已經(jīng)過EGR冷卻器38之后，廢 氣同通過入口 40的新鮮空氣混合。廢氣和新鮮空氣的混合物然后進(jìn)入增加空氣壓力的壓 縮機(jī)42。壓縮機(jī)32可操作地與渦輪機(jī)30連接，使得轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪機(jī)30的廢氣引起壓縮機(jī)42 轉(zhuǎn)動(dòng)以便增加廢氣和新鮮空氣的混合物的壓力。一旦空氣已被壓縮并離開壓縮機(jī)42，空氣 經(jīng)過增壓空氣冷卻器44以便進(jìn)一步降低空氣溫度。然后空氣流進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)26的入口歧管46 中。在備選實(shí)施例中，將ETVM10放置在發(fā)動(dòng)機(jī)組件24中的任何地方，在發(fā)動(dòng)機(jī)組件24內(nèi) 具有EGR閥以及由單個(gè)的致動(dòng)器20控制的用于變更廢氣流動(dòng)的控制機(jī)構(gòu)而變得有益。參照?qǐng)D5，用于控制廢氣再循環(huán)量的方法包括在判定框48內(nèi)的第一步驟致動(dòng)器 20接收來自控制系統(tǒng)的信號(hào)。在優(yōu)選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)為發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)(未示 出)，而E⑶經(jīng)編程用以確定所希望的閥18的位置和/或經(jīng)過ETVM 10的空氣流。在備選 實(shí)施例中，控制單元為致動(dòng)器20，致動(dòng)器20與上文所述的ECU起相似作用，因?yàn)橹聞?dòng)器20 確定閥18所希望的位置和/或經(jīng)過ETVM 10的空氣流以及相應(yīng)地調(diào)節(jié)閥。在上文所述的 兩個(gè)實(shí)施例的任一個(gè)之中，ECU或者致動(dòng)器20典型地從位置傳感器(未示出)中接收信號(hào) 用以確定閥18的當(dāng)前位置。然而，在備選實(shí)施例中，將質(zhì)量空氣流量傳感器用于確定經(jīng)過 ETVM 10的空氣流，然后EOT或者致動(dòng)器20確定所希望的空氣流并因而相應(yīng)地放置閥18。 因此，只要對(duì)ETVM 10的調(diào)整是用于確定從ETVM 10獲得所希望的輸出，則可使用任何類型的傳感器。在驅(qū)動(dòng)器20已接收控制信號(hào)后，在判定框50內(nèi)驅(qū)動(dòng)器20相應(yīng)地變更閥18的位 置。因此，取決于將從發(fā)動(dòng)機(jī)組件24直接釋放的廢氣量，致動(dòng)器20對(duì)閥18定位用以引導(dǎo) 廢氣經(jīng)過EGR通道16a和排氣通道16b。緊接著，在判定框52內(nèi)，必須確定閥18是否定位 成使得EGR通道16a基本開啟。如果確定EGR通道16a基本開啟，則在判定框54內(nèi)致動(dòng)器 20控制閥18以便通過關(guān)閉排氣通道16b進(jìn)一步提高流經(jīng)EGR通道16a的廢氣量。然而， 如果確定EGR通道16a未基本開啟，則在判定框56內(nèi)致動(dòng)器20繼續(xù)控制閥18以便控制流 經(jīng)EGR通道16a和排氣通道16b的廢氣量。在判定框54和判定框56之后，用于控制廢氣 再循環(huán)量的方法返回到判定框48使得致動(dòng)器20接收信號(hào)以便進(jìn)一步控制閥18。在優(yōu)選實(shí)施例中，因?yàn)槿绻鸈GR通道16a未基本開啟則不希望增加廢氣背壓以便 增加經(jīng)過EGR通道16a的廢氣流量，所以在相對(duì)于排氣通道16b變更閥18之前確定EGR通 道16a是否基本開啟。因此，如果EGR通道16a未基本開啟，則將閥18放置成開啟EGR通道 16a用以增加經(jīng)過EGR通道16a的廢氣流量而不是增加背壓。在優(yōu)選實(shí)施例中，閥18放置 成使得EGR通道16a在相對(duì)于排氣通道16b放置閥18之前完全地開啟，用以變更經(jīng)過EGR 通道16a的廢氣流量。然而，在閥18完全地開啟EGR通道16a之前控制經(jīng)過EGR通道16a 的流量在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明的說明本質(zhì)上僅僅是示范性的，因而未脫離本發(fā)明要旨的改動(dòng)意味著落入 本發(fā)明范圍內(nèi)。這樣的改動(dòng)并不認(rèn)為脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
一種廢氣模塊，包括殼體(12)；在所述殼體內(nèi)的至少一個(gè)入口(14)，來自車輛的排氣歧管(28)的廢氣通過所述入口進(jìn)入所述殼體；來自所述殼體的多個(gè)出口(16a，16b)，所述廢氣通過所述多個(gè)出口離開所述殼體；所述殼體內(nèi)部的閥(18)，所述閥控制通過所述多個(gè)出口離開的所述廢氣的量，所述閥成繞著截面的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的瓣閥的形狀，使得能夠放置所述閥以便同時(shí)部分地開啟所述多個(gè)出口；和致動(dòng)器(20)，所述致動(dòng)器變更所述閥的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣模塊，其特征在于，所述多個(gè)出口具有第一出口和第二 出口，所述第一出口為再循環(huán)所述廢氣的廢氣再循環(huán)通道(36)，所述第二出口為所述廢氣 離開廢氣系統(tǒng)的排氣通道(34)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣模塊，其特征在于，所述廢氣模塊還包括過濾器(32)，所 述過濾器與所述入口或所述出口連接，所述廢氣經(jīng)過所述過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣模塊，其特征在于，能夠放置所述閥以便同時(shí)完全地阻 塞所述多個(gè)出口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣模塊，其特征在于，能夠放置所述閥以便同時(shí)完全地開 啟所述多個(gè)出口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的廢氣模塊，其特征在于，所述致動(dòng)器是單個(gè)的致動(dòng)器，所述單 個(gè)的致動(dòng)器變更所述閥的相對(duì)于所述多個(gè)出口的位置。
7.一種用于在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法，包括步驟提供殼體(12)，所述殼體具有入口(14)、第一出口(16a)和第二出口(16b)；在所述殼體內(nèi)部提供閥(18)，所述閥是繞著所述殼體的縱向軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤以便阻塞 和露出所述第一出口和第二出口，能夠放置所述閥以便同時(shí)部分地開啟所述第一出口和第 二出口 ；和變更所述閥的位置，以便控制經(jīng)過所述第一出口和經(jīng)過所述第二出口的氣體流量，所 述閥由致動(dòng)器(20)控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法，其特征 在于，所述第一出口為再循環(huán)所述廢氣的廢氣再循環(huán)通道(36)，而所述第二出口為所述廢 氣離開廢氣系統(tǒng)的排氣通道(34)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法，其特征 在于還包括為了在所述閥基本開啟所述廢氣再循環(huán)通道之后增加在所述入口的廢氣的背 壓而變更所述閥的位置以便降低流經(jīng)所述第二出口的廢氣的量，其中，流經(jīng)所述廢氣再循 環(huán)通道的廢氣的量與在降低流經(jīng)所述第二出口的廢氣的量之前當(dāng)所述閥已基本開啟所述 廢氣再循環(huán)通道時(shí)流經(jīng)所述廢氣再循環(huán)通道的廢氣的量相比是提高的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法，其特 征在于，氣體經(jīng)過過濾器(32)，所述過濾器與所述入口或所述第一出口和第二出口連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法，其特 征在于，能夠放置所述閥以便同時(shí)完全地阻塞所述第一出口和第二出口。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法，其特 征在于，能夠放置所述閥以便同時(shí)完全地開啟所述第一出口和第二出口。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法，其特 征在于，所述閥由單個(gè)的致動(dòng)器控制。
全文摘要
本申請(qǐng)涉及一種廢氣模塊和在廢氣再循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)控制廢氣再循環(huán)量的方法。其中，一種廢氣模塊包括殼體、殼體內(nèi)的至少一個(gè)入口、殼體內(nèi)的多個(gè)出口以及殼體內(nèi)部的閥，其中，廢氣在導(dǎo)向第一出口時(shí)經(jīng)過EGR通道。單個(gè)的致動(dòng)器用于控制閥。主要的閥相對(duì)于EGR通道引導(dǎo)廢氣流，并且當(dāng)EGR通道基本開啟時(shí)，驅(qū)動(dòng)器為了增加經(jīng)過EGR通道的廢氣流量而變更閥的位置用以關(guān)閉排氣通道以便增加入口和殼體內(nèi)的背壓。
文檔編號(hào)F02M25/07GK101943089SQ20101050798
公開日2011年1月12日 申請(qǐng)日期2006年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月7日
發(fā)明者B·索普, O·韋伯, T·基納, V·約爾格爾 申請(qǐng)人:博格華納公司