專利名稱：渦輪增壓器egr模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)領(lǐng)域總體上涉及包括用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、具有排氣再循環(huán)閥的渦輪增壓器的多種產(chǎn)品。背景聯(lián)邦和州立法要求控制車輛廢氣排放物。氮氧化物(NOx)是必須受到控制的排氣排放物之一。在較高的燃燒溫度下將發(fā)生NOx的形成。已經(jīng)開發(fā)出一種減少過量氧氣和燃燒溫度以來控制NOx排放物的系統(tǒng),該系統(tǒng)稱作排氣再循環(huán)系統(tǒng)(exhaust gasrecirculation system)。排氣中的一部分被再循環(huán)回到進(jìn)氣裝置,在此它將與進(jìn)入的空氣相組合從而減少總空氣混合物中的過量的氧氣含量。當(dāng)這種混合物在汽缸中被壓縮且被點(diǎn)燃時(shí)，結(jié)果是由于減少的氧氣含量和較低的燃燒溫度導(dǎo)致NOx的減少。

圖1示出了這一系統(tǒng)的示意圖。傳統(tǒng)的系統(tǒng)由“高壓”EGR回路構(gòu)成，如此命名是因?yàn)樵揈GR回路在發(fā)動(dòng)機(jī)與渦輪增壓器7之間的高壓側(cè)工作。這種EGR回路由一個(gè)排氣再循環(huán)(EGR)閥I構(gòu)成，該排氣再循環(huán)閥控制著排氣到進(jìn)氣歧管2的流動(dòng)。圖1中所示的EGR閥定位在排氣冷卻器5之后(冷側(cè))，但它也可以定位在該冷卻器之前(熱側(cè))。隨著EGR閥的打開和關(guān)閉，將增加或者減少排氣到該進(jìn)氣歧管的流動(dòng)速度。一般還具有:一個(gè)節(jié)流閥6，用來控制進(jìn)氣歧管中的空氣流和壓力；和一個(gè)排氣冷卻器5，用來降低再循環(huán)排氣的溫度；以及一個(gè)冷卻器旁通閥4，用來在確定的運(yùn)行條件下使排氣繞過冷卻器。為了進(jìn)一步減少NOx并提高車輛燃油的經(jīng)濟(jì)性，最近開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以在排氣渦輪機(jī)之后并且在進(jìn)氣壓縮機(jī)之前增加一個(gè)在渦輪增壓器的低壓側(cè)運(yùn)行和額外的“低壓"EGR回路。這一系統(tǒng)包括另一個(gè)EGR閥10以來控制到空氣進(jìn)氣裝置的排氣的流動(dòng)速度，以及一個(gè)排氣節(jié)流閥11以來控制驅(qū)動(dòng)排氣流所需的排氣背壓。這個(gè)EGR回路還可包括一個(gè)柴油機(jī)氧化催化器(DOC)和一個(gè)柴油機(jī)微粒濾清器(DPF) 9，以及一個(gè)額外的排氣冷卻器12。低壓回路排氣具有在到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)之前穿過空氣充氣冷卻器8的額外優(yōu)點(diǎn)。類似于高壓回路，該低壓回路閥可放置在該排氣冷卻器之前(熱側(cè))或之后(冷側(cè))。EGR閥可以由液壓的、氣動(dòng)的或電動(dòng)的裝置致動(dòng)。氣動(dòng)致動(dòng)的閥門取決于車輛上的壓力或真空的可獲得性，而這可能是不可取的要求。它們還需要一種電動(dòng)控制氣壓源的裝置，以允許該系統(tǒng)的總的電動(dòng)控制。使用一個(gè)電動(dòng)真空調(diào)節(jié)器或壓力調(diào)節(jié)器來提供這種控制。操作力是在選擇用于該EGR閥的致動(dòng)器類型的選擇指標(biāo)中所使用的另一個(gè)因素。越高的流動(dòng)速度就要求具有更大面積以及更高操作力的更大的閥門。排氣歧管與進(jìn)氣歧管之間的壓力差越低，就要求越大的閥門，以實(shí)現(xiàn)期望的流動(dòng)速度。排氣中的污物可積聚在這些閥部件上并且如果不能獲得足夠的操作力會(huì)使它們粘滯或運(yùn)動(dòng)受到限制。最適合于特定應(yīng)用的閥門技術(shù)類型是至少部分地由所需的EGR流動(dòng)速度來驅(qū)動(dòng)的。單個(gè)的提升閥是非常適合于一般發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的，這是因?yàn)殛P(guān)閉該閥門時(shí)通過該閥的氣體泄漏較低。因?yàn)樗璧牟僮髁σ话汶S閥門的尺寸增加，在中等大小的發(fā)動(dòng)機(jī)中為了更高的EGR流動(dòng)速度經(jīng)常選用雙重提升閥(兩個(gè)提升閥在同一軸上)，一個(gè)雙重提升閥增加了提升閥的流動(dòng)容量同時(shí)平衡和減小所需的操作力。對(duì)于大型發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中的非常高的EGR流動(dòng)速度而言，在此提升閥或雙重提升閥必須非常大(直徑大于32_)，節(jié)流閥(或蝶閥)可能成為有吸引力的方案。節(jié)流閥對(duì)于“低壓回路”EGR系統(tǒng)同樣是可能有吸引力的方案，這是由于關(guān)閉該閥門時(shí)較小差別的閥壓以及隨后對(duì)于氣體泄漏的不太嚴(yán)格的要求。當(dāng)與提升閥相比時(shí):1)節(jié)流閥是一般不能實(shí)現(xiàn)提升閥的較低的泄漏速度，然而這對(duì)于非常大型的發(fā)動(dòng)機(jī)而言一般是不太重要的。2)節(jié)流閥本質(zhì)上是平衡的，從而對(duì)非常大的閥門而言導(dǎo)致了較小的操作力。3)節(jié)流閥由于其固有的高流動(dòng)效率，其在更小直徑的閥門的情況下一般可以實(shí)現(xiàn)相似的EGR流動(dòng)速度?？刂聘邷亓黧w的流動(dòng)的EGR閥以及其他閥可以具有多個(gè)對(duì)高溫敏感的部件。這些部件可以包括:致動(dòng)器、桿密封件、軸承、位置傳感器以及塑料模制的零件。典型的致動(dòng)器可以包括:氣動(dòng)裝置、線性螺線管、扭矩電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電機(jī)以及直流電動(dòng)機(jī)。在高溫下進(jìn)行操作時(shí)可能需要額外的措施(如，液體冷卻、熱屏蔽、遠(yuǎn)程安裝或使用昂貴的材料)來實(shí)現(xiàn)適合的耐久性。選擇實(shí)施方式的概述一種實(shí)施方式包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括一個(gè)渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括扭轉(zhuǎn)地連接到一個(gè)壓縮機(jī)上的一個(gè)渦輪機(jī)以及固定到渦輪機(jī)殼體上的一個(gè)壓縮機(jī)殼體。一個(gè)排氣再循環(huán)閥安裝在該壓縮機(jī)殼體或渦輪機(jī)殼體中的至少一者上。本發(fā)明的其他示例性實(shí)施例將從以下提供的詳細(xì)說明中變得清楚。應(yīng)理解這些詳細(xì)說明以及具體實(shí)例在披露了本發(fā)明的示例性實(shí)施例的同時(shí)，僅旨在用于說明的目的而非旨在限制本發(fā)明的范圍。附圖的簡(jiǎn)要說明圖1是利用渦輪增壓器的現(xiàn)有技術(shù)EGR系統(tǒng)的廣義示意圖。圖2是利用根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的渦輪增壓器的EGR系統(tǒng)的廣義示意圖。圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)渦輪增壓器和多個(gè)EGR閥的透視分解圖。圖4是利用渦輪增壓器的另一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)EGR系統(tǒng)的廣義示意圖。優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說明一個(gè)實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)EGR閥與渦輪增壓器的整合。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)體系內(nèi)的這些EGR閥的布置可以選擇為使得用于高壓EGR閥I的排氣入口與到渦輪增壓器7的渦輪機(jī)的入口的接點(diǎn)相符，并且使低壓EGR閥10的出口與到渦輪增壓器7的壓縮機(jī)的入口的接點(diǎn)相符。以此方式對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行配置允許將一個(gè)或多個(gè)EGR閥整合在封裝的渦輪增壓器組件中的可能性。圖2中示出了一種帶有根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)渦輪增壓器EGR模塊的系統(tǒng)的示意圖。這種模塊概念可進(jìn)一步延伸成具有在如圖4所展示的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的低壓排氣與到壓縮機(jī)入口之間的接點(diǎn)處整合EGR冷卻器旁通閥4、和/或一個(gè)低壓進(jìn)氣閥13、和/或一個(gè)氣體混合器/擴(kuò)散器14的可能性。在圖3中用圖示出了另一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中一個(gè)節(jié)流式低壓回路EGR閥整合到渦輪增壓器壓縮機(jī)的入口處，和/或一個(gè)提升式高壓EGR閥整合到渦輪增壓器渦輪機(jī)的入口處。大量實(shí)施例是處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)，包括但不限于以下實(shí)施例。實(shí)施例1可以包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括:一個(gè)渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括:扭轉(zhuǎn)地連接到一個(gè)壓縮機(jī)上的一個(gè)渦輪機(jī)，一個(gè)用于所述渦輪機(jī)的殼體，一個(gè)相對(duì)于所述渦輪機(jī)殼體固定、用于所述壓縮機(jī)的殼體；以及安裝在所述渦輪機(jī)殼體或所述壓縮機(jī)殼體中的至少一者上的一個(gè)排氣再循環(huán)閥。實(shí)施例2可以包括如實(shí)施例中I所述的產(chǎn)品，其中在所述渦輪機(jī)殼體和所述壓縮機(jī)殼體上都安裝有一個(gè)排氣再循環(huán)閥。實(shí)施例3可以包括如實(shí)施例1至2中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中在所述渦輪機(jī)殼體上安裝了 一個(gè)高壓排氣再循環(huán)閥。實(shí)施例4可以包括如實(shí)施例1至3中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥是一種提升式閥。實(shí)施例5可以包括如實(shí)施例1至4中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥是用水冷卻的。實(shí)施例6可以包括如實(shí)施例1至5中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥具有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。實(shí)施例7可以包括如實(shí)施例1至6中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，該產(chǎn)品進(jìn)一步包括安裝到所述渦輪機(jī)殼體上的一個(gè)冷卻器旁通閥。實(shí)施例8可以包括如實(shí)施例1至7中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中在所述壓縮機(jī)殼體上安裝有一個(gè)低壓排氣再循環(huán)閥。實(shí)施例9可以包括如實(shí)施例1至8中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥具有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。實(shí)施例10可以包括如實(shí)施例1至9中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥是一種節(jié)流式閥。實(shí)施例11可以包括如實(shí)施例1至10中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，該產(chǎn)品進(jìn)一步包括安裝在所述壓縮機(jī)殼體與所述排氣再循環(huán)閥之間的一個(gè)排氣混合單元。實(shí)施例12可以包括如實(shí)施例1至11中任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品，該產(chǎn)品進(jìn)一步包括安裝到所述壓縮機(jī)殼體上的一個(gè)進(jìn)氣閥。實(shí)施方案13可以包括一種產(chǎn)品，該產(chǎn)品包括:一個(gè)渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括:扭轉(zhuǎn)地連接到一個(gè)壓縮機(jī)上的一個(gè)渦輪機(jī)，一個(gè)用于所述渦輪機(jī)的殼體，一個(gè)相對(duì)于所述渦輪機(jī)殼體固定、用于所述壓縮機(jī)的殼體，以及一個(gè)安裝在所述渦輪機(jī)殼體上的水冷式直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)排氣再循環(huán)提升閥；以及一個(gè)安裝在所述壓縮機(jī)殼體上的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)排氣再循環(huán)節(jié)流閥。本發(fā)明的說明在本質(zhì)上僅僅是示例性的(說明性的)，因此，不背離本發(fā)明精髓的多種變體是旨在處于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。這類變體不得被認(rèn)為是脫離了本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)品,包括: 一個(gè)渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括:扭轉(zhuǎn)地連接到一個(gè)壓縮機(jī)上的一個(gè)渦輪機(jī)， 一個(gè)用于所述渦輪機(jī)的殼體， 一個(gè)相對(duì)于所述渦輪機(jī)殼體固定、用于所述壓縮機(jī)的殼體；以及一個(gè)排氣再循環(huán)閥，該排氣再循環(huán)閥安裝在所述渦輪機(jī)殼體或所述壓縮機(jī)殼體中的至少一者上。
2.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中在所述渦輪機(jī)殼體和所述壓縮機(jī)殼體上都安裝有一個(gè)排氣再循環(huán)閥。
3.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中在所述渦輪機(jī)殼體上安裝有一個(gè)高壓排氣再循環(huán)閥。
4.如權(quán)利要求3所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥是一種提升式閥。
5.如權(quán)利要求3所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥是用水冷卻的。
6.如權(quán)利要求3所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥具有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
7.如權(quán)利要求3所述的產(chǎn)品，該產(chǎn)品進(jìn)一步包括安裝到所述渦輪機(jī)殼體上的一個(gè)冷卻器旁通閥。
8.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中在所述壓縮機(jī)殼體上安裝有一個(gè)低壓排氣再循環(huán)閥。
9.如權(quán)利要求8所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥具有一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
10.如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)品，其中所述排氣再循環(huán)閥是一種節(jié)流式閥。
11.如權(quán)利要求8所述的產(chǎn)品，該產(chǎn)品進(jìn)一步包括安裝在所述壓縮機(jī)殼體與所述排氣再循環(huán)閥之間的一個(gè)排氣混合單元。
12.如權(quán)利要求8所述的產(chǎn)品，該產(chǎn)品進(jìn)一步包括安裝到所述壓縮機(jī)殼體上的一個(gè)進(jìn)氣閥。
13.—種產(chǎn)品,包括: 一個(gè)渦輪增壓器，該渦輪增壓器包括:扭轉(zhuǎn)地連接到一個(gè)壓縮機(jī)上的一個(gè)渦輪機(jī)，一個(gè)用于所述渦輪機(jī)的殼體，一個(gè)相對(duì)于所述渦輪機(jī)殼體固定、用于所述壓縮機(jī)的殼體，以及 一個(gè)安裝在所述渦輪機(jī)殼體上的水冷式直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)排氣再循環(huán)提升閥；以及 一個(gè)安裝在所述壓縮機(jī)殼體上的直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)排氣再循環(huán)節(jié)流閥。
全文摘要
一種產(chǎn)品，包括扭轉(zhuǎn)地連接到一個(gè)壓縮機(jī)上的一個(gè)渦輪機(jī)，一個(gè)用于所述渦輪機(jī)的殼體，一個(gè)相對(duì)于所述渦輪機(jī)殼體固定、用于所述壓縮機(jī)的殼體，以及安裝在所述渦輪機(jī)殼體或所述壓縮機(jī)殼體中的至少一者上的一個(gè)排氣再循環(huán)閥。
文檔編號(hào)F01D25/24GK103154468SQ201180047793
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月18日
發(fā)明者R·D·基弗沃 申請(qǐng)人:博格華納公司