氣動(dòng)壓縮機(jī)再循環(huán)閥系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】氣動(dòng)壓縮機(jī)再循環(huán)閥系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求遞交于2013年6月13日的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/834，539的權(quán)益，該申請(qǐng)的全文通過(guò)引用方式合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請(qǐng)涉及壓縮機(jī)再循環(huán)閥(“CRV”)，尤其涉及在控制渦輪增壓器壓縮機(jī)出口空氣圍繞壓縮機(jī)再循環(huán)且返回壓縮機(jī)入口從而最小化湍振的系統(tǒng)中的這種閥。
【背景技術(shù)】
[0004]普及型天然氣的出現(xiàn)已經(jīng)為路上車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的制造者采納，他們正在使之前的柴油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)適于用天然氣來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。這需要一些改變，包括在進(jìn)氣流中添加節(jié)流閥。當(dāng)節(jié)流閥快速閉合時(shí)，會(huì)引起一種稱(chēng)為湍振的狀態(tài)。當(dāng)渦輪增壓器處于湍振狀態(tài)時(shí)，它不再能夠有效地壓縮進(jìn)氣，但是仍從排氣流中吸收動(dòng)力。在節(jié)流閥閉合瞬間，這種壓縮損耗導(dǎo)致渦輪增壓器加速，同時(shí)降低了進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流速度。在極短的時(shí)間內(nèi)，可供渦輪增壓器使用的排氣動(dòng)力急劇減少，使得渦輪增壓器回降放緩，依次使得增加壓縮壓力。
[0005]這種不穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)多次振蕩發(fā)生，導(dǎo)致車(chē)輛振動(dòng)，并且導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩變化。因此，對(duì)于在天然氣動(dòng)力式發(fā)動(dòng)機(jī)中控制暫態(tài)節(jié)流閥閉合期間內(nèi)渦輪增壓器運(yùn)轉(zhuǎn)的改進(jìn)的設(shè)計(jì)存在需求。
[0006]發(fā)明概述
[0007]在一個(gè)方面中，公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其使得升壓期間的湍振最小化，而無(wú)需外部控制系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控和啟動(dòng)CRV和閘閥，兩個(gè)閥純粹因系統(tǒng)內(nèi)的壓力變化而操作，從而形成自身復(fù)位的環(huán)。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括:壓縮機(jī)，其與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合且向進(jìn)氣歧管供給空氣；節(jié)流閥，其控制從壓縮機(jī)向進(jìn)氣歧管供給空氣；真空儲(chǔ)器；抽吸裝置，其原動(dòng)段與壓縮機(jī)下游流體連通且其排放段與壓縮機(jī)上游流體連通，其中抽吸裝置的吸入口與真空儲(chǔ)器流體連通；壓縮機(jī)再循環(huán)閥，其具有與來(lái)自壓縮機(jī)的下游空氣流體連通且與真空儲(chǔ)器流體連通的氣動(dòng)控制室；閘閥，其控制壓縮機(jī)再循環(huán)閥的氣動(dòng)控制室與下游空氣和真空儲(chǔ)器流體連通；以及泄放線路，其具有與真空儲(chǔ)器和壓縮機(jī)再循環(huán)閥的氣動(dòng)控制室流體連通的泄放閥。
[0008]在節(jié)流閥打開(kāi)而升壓下的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)如下:抽吸裝置排空真空儲(chǔ)器，閘閥移動(dòng)到第一打開(kāi)位置，將壓縮機(jī)再循環(huán)旁通閥的氣動(dòng)控制室置于與來(lái)自壓縮機(jī)的下游空氣流體連通，從而閉合壓縮機(jī)再循環(huán)閥。然后，當(dāng)節(jié)流閥閉合時(shí)，閘閥從第一打開(kāi)位置切換到第二打開(kāi)位置，將壓縮機(jī)再循環(huán)旁通閥的氣動(dòng)控制室置于與真空儲(chǔ)器流體連通，從而響應(yīng)于真空儲(chǔ)器壓力而打開(kāi)壓縮機(jī)再循環(huán)閥。在第二打開(kāi)位置上，真空儲(chǔ)器與泄放線路流體連通，通過(guò)泄放閥抽取流體，從而消散真空儲(chǔ)器壓力，這使得壓縮機(jī)再循環(huán)閥能夠返回閉合位置。
[0009]在另一方面中，公開(kāi)了一種自動(dòng)地最小化發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中升壓期間的湍振的方法，其實(shí)現(xiàn)了本文所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。該方法包括:提供這種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)；以及使發(fā)動(dòng)機(jī)在升壓狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，這使得抽吸裝置排空真空儲(chǔ)器且閘閥移動(dòng)到第一打開(kāi)位置，將壓縮機(jī)再循環(huán)旁通閥的氣動(dòng)控制室置于與來(lái)自壓縮機(jī)的下游空氣流體連通，從而閉合壓縮機(jī)再循環(huán)閥。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是包括升壓感測(cè)壓縮機(jī)再循環(huán)閥(CRV)的系統(tǒng)構(gòu)造的示意圖。
[0011]圖2是橫向于通過(guò)閘構(gòu)件的導(dǎo)管的縱軸線截取的彈扣式執(zhí)行器閘閥的剖視圖，閥處于與第一導(dǎo)管對(duì)準(zhǔn)的第一打開(kāi)位置。
[0012]圖3是圖2的彈扣式執(zhí)行器閘閥的剖視圖，閥處于與第二導(dǎo)管對(duì)準(zhǔn)的第二打開(kāi)位置。
[0013]發(fā)明詳述
[0014]下面的詳細(xì)描述將圖示說(shuō)明本發(fā)明的一般原理，其示例另外在附圖中進(jìn)行了圖示。在附圖中，相似的附圖標(biāo)記指示相同或功能上相似的元件。
[0015]如本文所使用的，“流體”表示任何液體、懸浮液、膠體、氣體、等離子體或其組合。
[0016]圖1圖示出發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的至少一部分，一般指示為附圖標(biāo)記10，例如，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，具有由發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的獨(dú)特的部件組件來(lái)控制的CRV12。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括與發(fā)動(dòng)機(jī)歧管22流體連通的壓縮機(jī)20，壓縮機(jī)20具有節(jié)流閥控件24，節(jié)流閥控件24布置在歧管22與壓縮機(jī)20之間的流體流中。在升壓裝置為渦輪增壓器的實(shí)施例中，壓縮機(jī)20可以與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣裝置中的渦輪機(jī)(未示出)耦合且由該渦輪機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。操作CRV 12的組件包括抽吸裝置14、真空儲(chǔ)器16、真空限制閥18以及控制壓縮機(jī)20與CRV 12之間的流體連通以及真空儲(chǔ)器16與CRV 12和聯(lián)合到壓縮機(jī)20上游的系統(tǒng)中的泄放線路52之間的流體連通的閘閥19。系統(tǒng)10包括導(dǎo)管36，在歧管22與節(jié)流閥控件24之間的位置處，導(dǎo)管36將閘閥19內(nèi)的控制室與靠近歧管22的流體流連接。這可描述為與在節(jié)流閥24下游的歧管22流體連通地連接。系統(tǒng)10還可以包括一個(gè)或多個(gè)閥，諸如但不限于止回閥30、32。導(dǎo)管不應(yīng)解釋為是指任何特定類(lèi)型的材料或連接，而是應(yīng)當(dāng)理解成包含管道、軟管、管子等，無(wú)論是剛性的還是柔性的。
[0017]抽吸裝置14是一種產(chǎn)生真空壓力且以如下方式在壓縮機(jī)20的第一的端26與第二端28之間流體連通地連接:當(dāng)壓縮機(jī)20正在產(chǎn)生升壓時(shí)，抽吸裝置14正在產(chǎn)生真空。如圖1所示，抽吸裝置14與壓縮機(jī)20的第二端28的下游流體連通地連接，使得離開(kāi)壓縮機(jī)的壓縮空氣經(jīng)由導(dǎo)管56來(lái)將原動(dòng)流Μ提供到抽吸裝置14中，并且經(jīng)由導(dǎo)管54從壓縮機(jī)20的第一端26的上游排出排放流D。抽吸裝置14可以是但不限于2014年6月3日遞交的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)14/294，727中公開(kāi)的構(gòu)造，該美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的全文通過(guò)引用方式合并于此。抽吸裝置14的吸入口 15與真空儲(chǔ)器16流體連通，并且可以包括在抽吸裝置14的吸入口 15與真空儲(chǔ)器16之間的流體流中的第一止回閥30以對(duì)由于原動(dòng)流經(jīng)過(guò)抽吸裝置14而排空真空儲(chǔ)器16進(jìn)行控制。真空儲(chǔ)器16包括限制所產(chǎn)生的儲(chǔ)器真空壓力量的真空限制閥18并且連接到閘閥19，尤其是通過(guò)導(dǎo)管60連接到其第二入口 40。
[0018]CRV 12具有氣動(dòng)控制室以及構(gòu)造類(lèi)似于圖2和圖3中的彈簧(未示出)，但是可以包括閘閥、提升閥、蝶形閥或用來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉旁路66的其他已知的閥構(gòu)造。在圖1中，CRV12包括入口 62和出口 64，當(dāng)CRV 12的閥部分處于打開(kāi)位置時(shí)，入口 62和出口 64彼此流體連通，這允許壓縮空氣流經(jīng)旁路66返回壓縮機(jī)20的上游側(cè)。通過(guò)彈簧和從氣動(dòng)控制室引入或去除的壓力來(lái)控制CRV 12的閥部分的移動(dòng)。氣動(dòng)控制室的控制口 13與來(lái)自壓縮機(jī)的下游空氣流體連通且與真空儲(chǔ)器16流體連通。然而，這兩個(gè)由閘閥19來(lái)控制。
[0019]閘閥19包括氣動(dòng)控制室103 (參見(jiàn)圖2和圖3)，其具有通過(guò)導(dǎo)管36連接到節(jié)流閥下游的進(jìn)氣歧管壓力的控制口 42 (圖1)。導(dǎo)管36可以稱(chēng)為壓力“感測(cè)”線路，因?yàn)楫?dāng)導(dǎo)管36中的壓力下降時(shí)，尤其是一旦節(jié)流閥關(guān)閉，壓力下降被“感測(cè)”，閘閥19自動(dòng)地從第一打開(kāi)位置140 (圖2)切換到第二打開(kāi)位置142 (圖3)。
[0020]再次參考圖1，閘閥19的閘部分19’包括從其延伸出的第一入口 46以及從其延伸出的第一出口 48，第一入口 46和第一出口 48沿相反的方向且對(duì)準(zhǔn)以便彼此流體連通。它們之間的流體連通是通過(guò)閘閥19來(lái)控制的。閘閥19包括能夠移動(dòng)以允許流體從第一入口46流到第二出口 48的閘機(jī)構(gòu)。這可以包括:將閘機(jī)構(gòu)中的圖2所示的通道129與第一入口 46對(duì)準(zhǔn)，或者移動(dòng)閘機(jī)構(gòu)，使得其不阻擋或阻礙第一入口 46。閘部分19’還包括從其延伸出的第二入口 40和從其延伸出的第二出口 50，第二入口 40和第二出口 50沿相反的方向且對(duì)準(zhǔn)以便彼此流體連通。它們之間的流體連通是由閘閥19來(lái)控制的，方式類(lèi)似于剛剛針對(duì)第一入口 46所描述的。
[0021]閘閥19還包括閉合機(jī)構(gòu)或執(zhí)行器104 (參見(jiàn)圖2和圖3)，以控制從第一入口 46到第一出口 48的流體流以及控制從第二入口 40到第二出口 50的流體流。在圖1中，第一出口 48與CRV 12的氣動(dòng)控制室的控制口 13流體連通。因此，當(dāng)閘機(jī)構(gòu)120處于圖2所描繪的第一打開(kāi)位置140時(shí)，壓縮空氣與CRV 12的氣動(dòng)控制室流體連通。如圖1所示，第二出口 50也與CRV 12的氣動(dòng)控制室的控制口 13流體連通。因此，當(dāng)閥機(jī)構(gòu)120處于圖3所示的第二打開(kāi)位置142時(shí)，真空罐與CRV 12的氣動(dòng)控制室的控制口 13流體連通且能夠降低氣動(dòng)控制室中的壓力。因此，第一出口 48和第二出口 50均與控制口 13連接且因此CRV 12的氣動(dòng)控制室用于與其流體連通以實(shí)現(xiàn)其閥部分的打開(kāi)和閉合。
[0022]參考圖1，具有泄放閥34的泄放線路52具有與從閘閥19的第一出口 48和第二出口 50流到CRV 12的控制口 13的流體流的第一接頭以及與進(jìn)氣系統(tǒng)38的第二接頭。泄放線路52包括布置在第一接頭與泄放閥34之間的第二止回閥32。
[0023]現(xiàn)在參考圖2和圖3，在一個(gè)實(shí)施例中，閘閥19可以是彈扣式執(zhí)行器閘閥100。彈扣式執(zhí)行器閘閥100包括容器部分130以及罩132，罩132密封地連接到容器部分130且限定內(nèi)室103以及具有與室103流體連通的控制口 42(圖1)。執(zhí)行器104容納在室103內(nèi)，執(zhí)行器104包括活塞110，活塞110具有桿114，桿114能夠連接到閥機(jī)構(gòu)120。桿114具有靠近閥機(jī)構(gòu)120的近側(cè)端152 (在本文中可稱(chēng)為耦合端)以及從閥機(jī)構(gòu)120中去除的遠(yuǎn)側(cè)端154 (標(biāo)示在圖2中)。在該實(shí)施例中，閥機(jī)構(gòu)120包括包圍閘構(gòu)件128的袋狀件126，其具有貫通其中的通道129。袋狀件126通過(guò)第一入口 46連接到第一導(dǎo)管58且通過(guò)第二入口 40連接到第二導(dǎo)管60，并且與第一導(dǎo)管58相對(duì)地連接到CRV 12的控制口 13，與第二導(dǎo)管60相對(duì)地連接到泄放線路52和CRV 12的控制口 13。
[0024]仍參考圖2-3，閘構(gòu)件128通過(guò)軌道系統(tǒng)160連接到活塞110，提供沿流體流的方向且響應(yīng)于流體流的閘構(gòu)件128的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)，從而相對(duì)于袋狀件126形成密封。軌道系統(tǒng)160包括靠近桿114的近側(cè)端152的導(dǎo)軌162。導(dǎo)軌162包括在其相對(duì)側(cè)的滾道槽164。閘構(gòu)件128包括滑動(dòng)器166，其定形且構(gòu)造為適配在導(dǎo)軌16