技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及用于渦輪增壓或機(jī)械增壓機(jī)動(dòng)車輛的分流閥系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

大多數(shù)現(xiàn)代渦輪增壓車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管內(nèi)包括某些形式的工廠裝配放氣閥或旁通閥，其目的是在節(jié)氣門關(guān)閉期間打開，以從用于分流加壓空氣的分流孔提供釋放路徑，否則加壓空氣將引起嚴(yán)重的壓力尖峰，導(dǎo)致渦輪增壓器損壞或壽命縮短，此外還導(dǎo)致不愉快的顫動(dòng)噪音，這對于道路客車而言是不可接受的。

此外還存在潛在的性能改進(jìn)，這是因?yàn)樵跊]有釋放路徑的情況下，節(jié)氣門迅速關(guān)閉以及由此產(chǎn)生的壓力尖峰可迅速使渦輪壓縮機(jī)變緩，從而導(dǎo)致當(dāng)節(jié)氣門重新打開時(shí)，返回峰值增壓的延遲較長(即，渦輪遲滯增加)。類似地，允許旁通閥釋放過多壓力也會(huì)對渦輪遲滯產(chǎn)生不利影響，即排空進(jìn)氣管的整個(gè)容積意味著盡管在短時(shí)間內(nèi)使壓縮機(jī)保持較高的速度，但是當(dāng)節(jié)氣門重新打開時(shí)，必須重新對進(jìn)氣管進(jìn)行加壓，這會(huì)導(dǎo)致遲滯增加。

許多工廠裝配的旁通閥會(huì)執(zhí)行額外任務(wù)，例如如果檢測到增壓壓力高于正常情況，則限制增壓壓力以保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，以及當(dāng)需要進(jìn)行牽引控制時(shí)或在自動(dòng)變速器的換擋期間減小瞬時(shí)功率。

工廠或OEM裝配的旁通閥。直到最近才將大多數(shù)工廠裝配的旁通閥定位在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的處于渦輪壓縮機(jī)下游的某個(gè)位置處，通常通過軟管或法蘭連接安裝。從旁通閥排放的空氣然后經(jīng)由另一個(gè)軟管或管道被引導(dǎo)回渦輪壓縮機(jī)，從而在壓縮機(jī)周圍形成旁通回路。

新的實(shí)施例包括直接構(gòu)造入渦輪的壓縮機(jī)蓋中的安裝法蘭，該安裝法蘭包括分別用于進(jìn)入壓力和排放的以在一個(gè)法蘭內(nèi)再循環(huán)的空氣的分離路徑。

工廠旁通閥可裝配至該類型的法蘭，且為受來自汽車發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)的信號(hào)控制的直接致動(dòng)式螺線管類型。該類型閥門的特征在于具有電螺線管線圈，電螺線管線圈具有插棒式鐵心，插棒式鐵心上安裝有打開或關(guān)閉進(jìn)氣管中的分流孔的閥門構(gòu)件。插棒式鐵心和閥門構(gòu)件被彈簧偏壓至關(guān)閉位置。當(dāng)對螺線管通電時(shí)，會(huì)克服彈簧的偏壓將插棒式鐵心拉入螺線管線圈內(nèi)，且閥門構(gòu)件將因此打開分流孔。當(dāng)斷電時(shí)，彈簧使插棒式鐵心和閥門構(gòu)件返回至關(guān)閉狀態(tài)。在該系統(tǒng)中，插棒式鐵心直接連接至打開和關(guān)閉分流孔從而打開和關(guān)閉旁通路徑的閥門構(gòu)件。

OEM系統(tǒng)的操作如下：ECU監(jiān)控加速踏板的位置，且如果檢測到加速踏板的位置迅速下降，則ECU使螺線管線圈通電以打開閥門構(gòu)件從而打開旁通路徑。ECU通常使旁通閥保持打開大約2秒，除非其檢測到加速踏板的位置升高，此時(shí)其將立即使螺線管線圈斷電，從而關(guān)閉分流孔和旁通路徑。

使用的工廠分流閥已知有三種：第一種類型的分流閥使用連接至螺線管插棒式鐵心的隔膜和提升式閥?；钊嫔暇哂锌祝?孔將壓力轉(zhuǎn)移至隔膜背面以平衡由作用于隔膜前面和后面的區(qū)域的壓力造成的相反的力，以便力的總和在理論上為零。這就意味著當(dāng)通電時(shí)，螺線管線圈能夠克服回位彈簧拉動(dòng)插棒式鐵心、隔膜和提升閥，從而打開分流孔和旁通路徑。當(dāng)螺線管斷電時(shí)，回位彈簧使插棒式鐵心、隔膜和提升閥返回至關(guān)閉位置。

第二種類型的分流閥使用連接至螺線管插棒式鐵心的塑料活塞式閥。同樣，活塞的正面上設(shè)置有用于使前面和后面的壓力相等的孔，從而在理論上不會(huì)產(chǎn)生合力。其工作方式與以上描述的隔膜類型的閥相同。

除了具有遮蔽活塞的帶槽“籃狀物”之外，第三種類型的分流閥與第二種相同。其目的可僅僅假定為當(dāng)活塞打開時(shí)幫助活塞關(guān)閉，然后螺線管被斷電。

工廠裝配的旁通閥的缺陷。這些工廠裝配的旁通閥類型的均具有共用的工作原理，該原理主要設(shè)計(jì)成消除壓力尖峰及相關(guān)噪音。ECU可僅使螺線管在兩種狀態(tài)下操作，即接通或斷開。因此，由于閥門在所有情況下均直接連接至螺線管插棒式鐵心，因此閥門可僅打開或關(guān)閉。未提供響應(yīng)于進(jìn)氣管內(nèi)的壓力而改變開口大小的方法，結(jié)果是這些汽車的渦輪遲滯未達(dá)到最優(yōu)化。

此外，工廠裝配的旁通閥的發(fā)展表明閥本身的設(shè)計(jì)存在固有缺陷。

第一種類型的旁通閥的固有缺陷在于，眾所周知其即便在正常工作狀態(tài)下也會(huì)因隔膜斷裂或活塞上的面密封件撕裂而發(fā)生故障。第二種類型和第三種類型的旁通閥試圖解決隔膜撕裂的問題，然而活塞由塑料制成這一事實(shí)意味著活塞與套筒之間無法實(shí)現(xiàn)緊密公差配合。由于無隔膜密封該間隙，因此大量空氣能夠從活塞的后腔泄漏，經(jīng)過間隙并進(jìn)入再循環(huán)路徑。由于加壓空氣丟失，因此該情況對于性能而言并不理想。其次，活塞類型的閥門會(huì)出現(xiàn)無法關(guān)閉的情況， 導(dǎo)致顯著的功率損耗。一旦節(jié)氣門打開且當(dāng)大量空氣被旁路時(shí)，如果節(jié)氣門非常快地重新打開且螺線管斷電，則由于回位彈簧弱且由快速流經(jīng)活塞正面的空氣的動(dòng)壓力在活塞上引起的力不平衡，活塞無法關(guān)閉，在這些情況下，作用于活塞正面的力大于作用于活塞背面的力，從而使活塞保持打開。一旦發(fā)生這種情況，使活塞再次關(guān)閉的唯一方式是再次關(guān)閉節(jié)氣門，直至旁通空氣壓力下降至足以使活塞關(guān)閉。

第三種類型是第二類型的進(jìn)一步的發(fā)展，其中排放的“籃狀物”的用意明顯，即使旁通空氣擴(kuò)散以減小其速度，以便其可進(jìn)入活塞正面上的轉(zhuǎn)移孔以使力平衡并允許其關(guān)閉。遺憾的是，該解決方案僅適度有效，且一些情況仍可造成該閥門類型保持打開。

當(dāng)已對汽車進(jìn)行改裝以通過更高的增壓壓力提高性能時(shí)，所有上述三種類型的工廠裝配旁通閥的缺陷便特別明顯，這是因?yàn)檫@常常與更高的進(jìn)氣溫度相關(guān)，更高的進(jìn)氣溫度可加速隔膜類型的旁通閥斷裂，并加劇活塞類型的旁通閥的不關(guān)閉問題及泄漏。

售后市場閥：售后市場旁通閥制造商通常采取兩種方法來解決工廠裝配的旁通閥的問題。兩種方法均包括以氣動(dòng)操作閥完全更換整個(gè)工廠裝配的螺線管線圈和閥。然而，兩種方法的不同之處在于如何控制氣動(dòng)閥。

一種方法提供了3端口螺線管閥，其交替地將真空源和壓力源連接至氣動(dòng)旁通閥，真空使得旁通閥打開，而壓力使其關(guān)閉。被供以該成套配件的3端口螺線管閥連接至發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的工廠線束，因此其利用來自ECU的相同信號(hào)來確定何時(shí)打開旁通閥。

第二種方法完全不使用ECU信號(hào)。而是，其僅僅將旁通閥直接連接至進(jìn)氣歧管，從而使閥在節(jié)氣門關(guān)閉且進(jìn)氣歧管處于真空狀態(tài)時(shí)打開，而當(dāng)節(jié)氣門打開時(shí)，進(jìn)氣歧管被加壓，因此旁通閥關(guān)閉。這是大多數(shù)售后市場旁通閥常用的方法。

售后市場閥的缺陷：盡管售后市場閥使用的兩種方法確保了可克服工廠裝配旁通閥的缺陷(即，堅(jiān)固、防止增壓壓力泄漏以及在需要時(shí)關(guān)閉的能力)，但是這些方法自身具有無論硬件設(shè)計(jì)如何均無法克服的一系列缺陷。

第一種方法保留了ECU控制，這對于旁通閥打開的迅速響應(yīng)是理想的，然而為了實(shí)現(xiàn)此，所提供的用于執(zhí)行該方法的設(shè)備龐大、昂貴且安裝耗時(shí)。執(zhí)行第一種方法所需的設(shè)備必須包括：使軟管連接至進(jìn)氣歧管的裝置；3端口螺線管閥；將3端口螺線管閥電連接至工廠線束的裝置；將3端口螺線管閥保持在適當(dāng)位置的安裝支架；連接3端口螺線管閥的足夠長的真空軟管；和氣動(dòng)操作的旁通閥。有經(jīng)驗(yàn)的車輛技工安裝該設(shè)備需要很長時(shí)間，通常需要至少一個(gè)小時(shí)。

即便已安裝了上述設(shè)備，反應(yīng)時(shí)間方面仍存在關(guān)鍵性能缺陷。增加3端口螺線管閥以及將螺線管閥連接至旁通閥的真空軟管的相關(guān)長度意味著ECU使3端口螺線管閥通電與旁通閥打開之間存在延時(shí)。該設(shè)備在旁通閥可開始打開之前仍需要真空這一事實(shí)進(jìn)一步妨礙了此，即便當(dāng)3端口螺線管已將源切換至進(jìn)氣歧管時(shí)，在進(jìn)氣歧管具有足以打開旁通閥的真空之前，節(jié)氣門仍需大部分關(guān)閉。此時(shí)，可能已經(jīng)產(chǎn)生了壓力尖峰。

第二種方法存在類似缺陷。執(zhí)行第二種方法所需的設(shè)備必須包括：使軟管連接至進(jìn)氣歧管的裝置；為工廠線束提供電子鎮(zhèn)流器負(fù)載以防止ECU檢測到旁通閥故障(由于已移除了工廠裝配的螺線管線圈)的裝置；將進(jìn)氣歧管閥連接至旁通閥的足夠長的真空軟管；和氣動(dòng)操作的旁通閥。與第一種方法相似，有經(jīng)驗(yàn)的車輛技工安裝該設(shè)備需要很長時(shí)間，通常需要至少一個(gè)小時(shí)。

此外，由于與第一種方法的原因相同，該方法的打開時(shí)間也會(huì)延遲，即設(shè)備需要進(jìn)氣歧管實(shí)現(xiàn)足以幫助旁通閥打開的真空，到那時(shí)已產(chǎn)生了壓力尖峰。

兩種方法均需要附加設(shè)備，這大大增加了成套配件的成本、復(fù)雜性和安裝時(shí)間，因此增加了安裝成本。所有這一切的代價(jià)是旁通閥的響應(yīng)時(shí)間延遲，從而無法實(shí)現(xiàn)旁通閥的主要目的之一。

除非存在相反表述，否則本文中對公知現(xiàn)有技術(shù)的任何引用并非承認(rèn)這種現(xiàn)有技術(shù)在本申請的優(yōu)先權(quán)日是本申請涉及的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所普遍公知的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供了一種增壓進(jìn)氣管分流閥系統(tǒng)，其具有適于密封地安裝至與該進(jìn)氣管關(guān)聯(lián)的節(jié)氣門上游的進(jìn)氣管的閥體；該閥體包括關(guān)閉裝置，以可操作地關(guān)閉該進(jìn)氣管中的分流孔以便在預(yù)定時(shí)間將該進(jìn)氣管中的加壓氣體排放至旁通路徑或大氣；該系統(tǒng)包括致動(dòng)裝置，致動(dòng)裝置允許該關(guān)閉裝置打開，借此該進(jìn)氣管中的加壓氣體將穿過該分流孔進(jìn)入該旁通路徑或大氣，該系統(tǒng)的特征在于該關(guān)閉裝置包括與該閥體關(guān)聯(lián)的腔和與該腔配合以關(guān)閉該分流孔的閥構(gòu)件；所述閥構(gòu)件包括至少一個(gè)貫穿其的轉(zhuǎn)移孔，所述閥構(gòu)件被構(gòu)造成使得借助該加壓氣體，所述閥構(gòu)件便具有由所述閥構(gòu)件的相對側(cè)的表面面積差提供的凈力以便關(guān)閉該分流孔或使其保持關(guān)閉，當(dāng)所述閥構(gòu)件的相對側(cè)的氣體壓力相等，且當(dāng)形成壓力差以便所述閥構(gòu)件的上游側(cè)的壓力大于下游側(cè)的壓力時(shí)，所述閥構(gòu)件將會(huì)移動(dòng)以打開該分流孔；該系統(tǒng)包括與該腔或所述閥構(gòu)件關(guān)聯(lián)的該致動(dòng)裝置，借此當(dāng)受控這樣做時(shí)，該致動(dòng)裝置將打開與該腔或該閥關(guān)聯(lián)的控制孔，以在閥構(gòu)件上形成該壓力差，從而使閥構(gòu)件打開該分流孔。

閥構(gòu)件可以是基本中空的活塞，其中該孔貫穿該活塞的否則將封閉的端部。

腔可由附接至該閥體的側(cè)壁和該活塞形成。

閥構(gòu)件和該腔可具有大體為圓柱形的構(gòu)造。

該轉(zhuǎn)移孔的截面面積與該控制孔的截面面積之比小于或等于1:2。換一種說法，即控制孔的截面面積是至少閥構(gòu)件中的轉(zhuǎn)移孔的截面面積大小的兩倍。

所述閥構(gòu)件上游側(cè)的直接暴露于該加壓氣體的表面面積小于所述閥構(gòu)件下游側(cè)的經(jīng)由該轉(zhuǎn)移孔暴露于該加壓氣體的表面面積。

所述閥構(gòu)件下游側(cè)的表面面積可以是以下的一個(gè)或多個(gè)：至少比上游側(cè)的表面面積大10％；至少比上游側(cè)的表面面積大20％；至少比上游側(cè)的表面面積大30％。

致動(dòng)裝置可由車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元或ECU激活。

致動(dòng)裝置可包括螺線管，或與螺線管配合的控制閥構(gòu)件，以打開或關(guān)閉該控制孔。

可在該腔的一端與所述閥構(gòu)件之間設(shè)置回位彈簧，以便所述閥構(gòu)件處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)具有以下之一：無來自回位彈簧的預(yù)加載力；預(yù)加載力在大于零且至多為0.2kg的范圍內(nèi)。

彈簧提供大于零的預(yù)加載力，以便以合適的壓力差促使閥構(gòu)件關(guān)閉該分流孔。

回位彈簧可提供所述閥構(gòu)件的行程長度，行程長度取決于該進(jìn)氣管內(nèi)的壓力的量。

當(dāng)該管內(nèi)的壓力不足以克服該回位彈簧打開所述閥構(gòu)件時(shí)，分流孔可保持完全關(guān)閉，即便當(dāng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元正對致動(dòng)裝置通電時(shí)也如此。

如上所述的分流閥系統(tǒng)可設(shè)置和/或構(gòu)造成OEM部件或總成。

如上所述的分流閥系統(tǒng)可設(shè)置或構(gòu)造成售后市場部件或總成，在這種情況下，閥可由成套零件構(gòu)造而成，其利用車輛的原廠裝配螺線管線圈和閥安裝法蘭。進(jìn)一步地，也可利用車輛的原廠裝配螺線管回位彈簧，或最優(yōu)選的是，可提供比工廠彈簧更硬的彈簧。

致動(dòng)裝置可位于閥體內(nèi)與閥構(gòu)件相鄰，或致動(dòng)裝置可位于遠(yuǎn)離具有所述閥構(gòu)件的閥體定位的主體內(nèi)；在這種情況下，在遠(yuǎn)離具有所述閥構(gòu)件的該閥體定位的該主體與具有所述閥構(gòu)件的該閥體之間，各個(gè)端口借助柔性管相互連接。

本實(shí)用新型還提供了操作渦輪增壓或機(jī)械增壓進(jìn)氣管分流閥系統(tǒng)的方法，該方法包括以下步驟：提供活塞以打開和關(guān)閉旁通路徑的分流孔，該活塞具有貫穿其的轉(zhuǎn)移孔，和適于與該分流孔的上游側(cè)的加壓氣體接觸的上游表面面積，該上游表面面積小于下游表面面積，下游表面面積將在穿過該轉(zhuǎn)移孔的氣體的壓力下作用；提供與該活塞配合的腔，活塞中具有控制孔；該方法包括借助可致動(dòng)閥構(gòu)件關(guān)閉或打開該控制孔以允許該活塞打開或關(guān)閉該分流孔的步驟。

該腔的一部分與該活塞之間可設(shè)置回位彈簧，以便該活塞的行程長度將取決于該進(jìn)氣管內(nèi)的壓力的量。

當(dāng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元正對螺線管通電時(shí)，在壓力不足以打開閥構(gòu)件時(shí)，分流孔可保持完全關(guān)閉。

本實(shí)用新型進(jìn)一步提供了具有如上所述的渦輪增壓或機(jī)械增壓進(jìn)氣管分流閥或具有通過以上描述的方法工作的分流閥的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。

本實(shí)用新型還提供了具有如上所述的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車。

附圖說明

現(xiàn)在將僅通過實(shí)例參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施方案， 其中：

圖1圖示了通過處于關(guān)閉狀態(tài)的渦輪增壓或機(jī)械增壓進(jìn)氣管分流閥的截面。

圖2圖示了與圖1相似的視圖，其示出了附加部件并指示了活塞的內(nèi)徑和外徑。

圖3圖示了圖1和圖2中的部件的分解截面圖。

圖4圖示了與圖1相似的截面圖，其中控制孔打開且閥構(gòu)件處于打開狀態(tài)。

圖5圖示了通過處于關(guān)閉狀態(tài)的閥的截面圖，除了未使用回位彈簧之外，其與圖1中的截面圖相似。

圖6圖示了圖5中的閥因控制孔被螺線管打開而處于打開狀態(tài)的截面圖。

圖7圖示了現(xiàn)有技術(shù)分流閥(例如，工廠裝配的分流閥或OEM閥)的截面圖。

圖8圖示了圖1至5的閥布置中的閥體4的上部透視圖。

圖8A圖示了圖8中的閥體4的側(cè)視圖。

圖9圖示了圖8中的閥體的下部透視圖。

圖10是前面的附圖中的活塞10的局部截面透視圖，其更詳細(xì)地示出了活塞的一些特征。

圖11是前述實(shí)施方案中的閥的一些零件遠(yuǎn)離其它零件定位的閥系統(tǒng)的截面圖。

圖12是本實(shí)用新型的分流閥系統(tǒng)的操作方法的框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，分流閥系統(tǒng)包括閥體1，其外部輪廓與車輛的工廠裝配的螺線管線圈主體2以及安裝法蘭3的外部輪廓相符，安裝法蘭3可位于渦輪增壓器壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的其它部件上，以便閥體1夾在主體2與法蘭3之間。

閥體1包含圓柱形壁4，壁4為旁通路徑9的一部分，旁通路徑9返回至渦輪增壓器壓縮機(jī)入口。壁4包括由圓柱形壁4的上部圓柱形壁5.2形成的腔5.1，閥體1內(nèi)的端部處的壁5將腔5.1關(guān)閉。壁5包含控制孔或孔洞6，其允許空氣通過其進(jìn)入位于壁5另一側(cè)的腔7，并在組裝時(shí)由螺線管線圈主體2的面界定。閥體1包括至少一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)移通道8以當(dāng)將閥安裝在車輛上時(shí)，允許空氣經(jīng)由再循環(huán)通道或旁通路徑9從腔7到達(dá)閥體1外部。從圖1和圖8將注意到，圓柱形壁4形成截頭圓錐形構(gòu)形1.6，且該構(gòu)形1.6的最低邊緣1.5位于大約5mm的距離處(參見圖4中的箭頭4.2)。該距離與圖7中的活塞閥將打開的距離測量相同。進(jìn)一步地，該5mm的距離將形成開口，該開口允許分流孔4.1的空氣直接流經(jīng)其進(jìn)入路徑9，以便分流孔4.1與經(jīng)過邊緣1.5的通道的截面面積相似，從而防止邊緣阻礙空氣流入旁通通道9。

從圖8和圖8A將注意到，四個(gè)轉(zhuǎn)移通道8以等間隔成角度地在截頭圓錐形部分1.6的周邊間隔開，其中心位于同心節(jié)圓直徑上，從而從圓柱形壁4徑向向外，這從每一個(gè)通道8形成橢圓形出口。由于轉(zhuǎn)移通道所穿過的壁的厚度以及其它制造原因，圖8和圖8A中的實(shí)施方案使用了四個(gè)轉(zhuǎn)移通道。然而應(yīng)理解，只要通過轉(zhuǎn)移通道的流動(dòng)不妨礙空氣從控制孔的流動(dòng)，轉(zhuǎn)移通道的數(shù)量并不重要，如以下在段落[081]中描述的那樣。如將在稍后的實(shí)施方案中描述的那樣，當(dāng)主體分離以便閥體與致動(dòng)器主體可遠(yuǎn)離定位時(shí)，通過硅膠軟管連接的單個(gè)轉(zhuǎn)移通道將足夠，只要其直徑足夠大足以允許所需的氣流便可。因此通道的數(shù)量或轉(zhuǎn)移通道的大小需使得必須具有足夠的截面面 積以不妨礙流動(dòng)。圖10中詳細(xì)圖示的圓柱形活塞10由具有基本關(guān)閉的端部10.1的空心圓柱體形成?；钊?0被構(gòu)造成適配在腔5.1內(nèi)部，其中配合的緊密程度盡可能根據(jù)實(shí)際情況以允許進(jìn)行自由軸向運(yùn)動(dòng)，間隙通常為0.015mm-0.05mm。關(guān)閉端部10.1還包括面密封件11，面密封件11將優(yōu)選包括周向布置的粘合硅膠墊圈，用于在安裝時(shí)抵靠再循環(huán)通道或旁通路徑9的底部密封，以當(dāng)活塞10處于關(guān)閉位置時(shí)在旁通路徑的起點(diǎn)處關(guān)閉分流孔4.1。關(guān)閉端部10.1還包括轉(zhuǎn)移孔或平衡孔12，其允許空氣通過，從活塞面的上游側(cè)(即，分流孔4.1側(cè))到達(dá)活塞10內(nèi)部的下游側(cè)。重要的是，該轉(zhuǎn)移孔或平衡孔12的截面面積將需要至少比閥體膛孔的壁5上的控制孔或孔洞6小2倍。進(jìn)一步地，活塞關(guān)閉端部10.1的由面密封件墊圈11的接觸周邊限定的面10.2的表面面積應(yīng)至少比基于活塞10的外徑計(jì)算的總表面面積的大小至少小大約22％(即活塞外徑與面密封面積之比為1:0.78)。就直徑比而言，這與關(guān)閉分流孔的表面的直徑相等，大約為活塞10外徑大小的0.885。換句話說，壓力作用于活塞10背面或下游側(cè)的有效面積比作用于活塞上游側(cè)的由關(guān)閉分流孔4.1的粘合硅膠面密封件11.1限定的有效面積大大約27％(即，面密封件表面面積與外徑表面面積之比為1:1.27)。活塞10的該相對側(cè)(即上游側(cè)和下游側(cè))的表面面積差將確保當(dāng)活塞10的相對側(cè)的氣體壓力相等時(shí)，活塞10會(huì)關(guān)閉分流孔4.1或使其保持關(guān)閉。

雖然優(yōu)選僅圖示單個(gè)轉(zhuǎn)移孔或平衡孔12，但將很容易理解的是，可使用一個(gè)以上轉(zhuǎn)移孔或平衡孔12。如果使用一個(gè)以上轉(zhuǎn)移孔或平衡孔12，則每一個(gè)孔的截面面積的總和將需要總計(jì)比閥體膛孔的壁5上的控制孔或孔洞6至少小2倍(即為50％或更小)。

如圖2最佳所示，鋼螺線管插棒式鐵心13的設(shè)計(jì)、大小和形狀設(shè)置成在組裝時(shí)，通過提供工廠回位彈簧15，裝配在工廠裝配的螺線管線圈2的插口14上。插棒式鐵心13還包括面密封件或O型環(huán)16，當(dāng)工廠裝配的螺線管線圈2斷電時(shí)，且當(dāng)插棒式鐵心13處于關(guān)閉位置時(shí)，面密封件或O型環(huán)16確保閥體1的壁5上的控制孔 或孔洞6關(guān)閉且密封。提供O型環(huán)17是為了當(dāng)螺線管線圈通電時(shí)，緩沖插棒式鐵心13的回縮移動(dòng)，以防止產(chǎn)生否則將聽到的“噼啪”聲。

提供了尺寸和規(guī)格合適的主回位壓縮彈簧18以對活塞10產(chǎn)生附加偏壓或返回的回復(fù)力。優(yōu)選當(dāng)活塞10處于關(guān)閉位置時(shí)回位彈簧不提供預(yù)加載，或如果當(dāng)活塞10處于關(guān)閉位置時(shí)回位彈簧提供預(yù)加載，則預(yù)加載大于零但至多且優(yōu)選不超過0.2kg，例如對于以下提到的車輛而言。預(yù)加載為零，或如果存在預(yù)加載，則將預(yù)加載保持在所描述的較窄范圍內(nèi)以防止或最大程度地減少渦輪壓縮機(jī)喘振的發(fā)生。彈簧剛度應(yīng)使得當(dāng)這種車輛的活塞處于最大提升時(shí)，彈力在1-1.5kg之間。然而，對于其它車輛發(fā)動(dòng)機(jī)，這些彈簧參數(shù)可根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的壓力以及其它因素(如渦輪規(guī)格)變化。需要通過反復(fù)試驗(yàn)確定準(zhǔn)確的彈力以及彈簧剛度(其為彈簧尺寸的函數(shù))以確定在壓縮機(jī)喘振開始之前對活塞10的最大預(yù)加載。據(jù)信，僅0.2kg的預(yù)加載將會(huì)防止或最大程度地減少這種壓縮機(jī)喘振。

在閥系統(tǒng)總成中，通過將活塞10的尺寸設(shè)置成使得腔5.1的尺寸，或?qū)椈傻姆菈嚎s高度設(shè)置成使得當(dāng)組裝活塞和彈簧時(shí)，活塞10已關(guān)閉了分流孔4.1且回位彈簧18處于未壓縮狀態(tài)，壓縮回位彈簧18可不提供預(yù)加載。另一種確?；匚粡椈?8不提供預(yù)加載的方式是，當(dāng)活塞10相對于分流孔4.1處于關(guān)閉位置時(shí)，使彈簧18的未壓縮高度小于腔5.1的高度。這將確保對于活塞10至關(guān)閉位置的沖程的最后一部分，活塞10未受回位彈簧18的推動(dòng)。

可通過移除原分流閥的一些部件，并利用原廠裝配的螺線管線圈2將圖1和圖2中的閥構(gòu)造在現(xiàn)有車輛上。一旦從螺線管線圈移除工廠裝配的閥機(jī)構(gòu)，可將其丟棄。還使用了工廠裝配的螺線管回位彈簧15和安裝法蘭3，安裝法蘭3可集成到渦輪增壓器壓縮機(jī)蓋中，或可遠(yuǎn)距離安裝并經(jīng)由軟管連接至進(jìn)氣系統(tǒng)，這取決于原始的車輛上具有什么。然后將以上描述的部件組裝到安裝法蘭上，如圖3中的分解視圖所圖示。

設(shè)備的操作：無論螺線管線圈2何時(shí)斷電，螺線管插棒式鐵心13始終借助回位彈簧15保持在關(guān)閉位置，如圖1和圖2所圖示，從而確?；钊?0和膛孔或腔5.1限定下游端基本封閉的容積。當(dāng)渦輪系統(tǒng)中存在增壓壓力，且增壓壓力傳遞至活塞10的上游面(相對于轉(zhuǎn)移孔12的上游)時(shí)，相同的壓力也通過貫穿活塞10的封閉端部10.1的轉(zhuǎn)移孔12進(jìn)入活塞后面處于封閉端部10.1和轉(zhuǎn)移孔12下游側(cè)的封閉容積內(nèi)。由于壓力作用于活塞10背面或下游側(cè)的有效面積比作用于活塞上游側(cè)的由關(guān)閉分流孔4.1的粘合硅膠面密封件11.1限定的有效面積大大約優(yōu)選27％(面密封件表面面積與OD表面面積之比為1:1.27)，因此安裝法蘭3上存在推動(dòng)活塞10抵靠分流孔4.1的上部邊緣關(guān)閉的不平衡力或凈力。無論增壓壓力多高或可能有多高，由于該布置，活塞10將總是受到比否則將會(huì)推開活塞的力大27％的力的推動(dòng)而關(guān)閉。

當(dāng)ECU對螺線管線圈2通電時(shí)，螺線管插棒式鐵心13縮回，從而打開閥體1的壁5上的控制孔或孔洞6，如圖4最佳所示。然后，允許受壓空氣流動(dòng)至腔5.1外部并進(jìn)入由閥體壁5和螺線管線圈主體2限定的腔7。然后，該空氣可通暢地通過轉(zhuǎn)移通道8進(jìn)入再循環(huán)腔或旁通路徑9，通常是在大氣壓下。由于活塞10的封閉端部10.1上的轉(zhuǎn)移孔12小于閥體壁5和轉(zhuǎn)移通道8上的控制孔或孔洞6，因此由活塞10和閥體或壁5.2限定的腔5.1內(nèi)的壓力將大大減小以允許不平衡的力或凈力將活塞10推開。當(dāng)活塞10處于打開位置時(shí)，加壓空氣可借助旁通路徑9再循環(huán)以防止進(jìn)氣管產(chǎn)生壓力尖峰。

當(dāng)ECU對螺線管線圈2斷電時(shí)，插棒式鐵心13在彈簧15的偏壓下回移以關(guān)閉控制孔6并再次密封閥體腔5.1，使得活塞10兩側(cè)的壓力相等。在壓力相等但曝光于壓力的面積不相等的情況下，活塞10又被迫再次關(guān)閉。

在圖1至圖4的實(shí)施方案中，閥利用回位彈簧18。然而，如圖5和圖6所圖示，存在實(shí)現(xiàn)不同的但理想的性能目標(biāo)的另一種構(gòu) 造的設(shè)備。當(dāng)被構(gòu)造或組裝成不具有回位彈簧18時(shí)，如圖5和圖6所圖示，閥最接近地復(fù)制工廠裝配旁通閥的作用，這是因?yàn)槠鋬H在兩種狀態(tài)下操作，即圖6中的打開狀態(tài)或圖5中的關(guān)閉狀態(tài)。該構(gòu)造確保可盡可能安靜地操作，但仍具有可靠地打開和關(guān)閉的能力，即便在更高的增壓壓力和溫度下也是如此。

然而，當(dāng)使用主回位彈簧18時(shí)，主回位彈簧18會(huì)影響活塞10響應(yīng)于進(jìn)氣管中存在的并由分流孔4.1傳遞的增壓壓力而形成的開口的大小。如果增壓壓力低，則活塞10僅打開很小的旁通開口，其主要目的是僅排放足以防止壓力尖峰的空氣量。由于增壓壓力通過旁通作用減小，因此活塞10關(guān)閉分流孔4.1或減小旁通開口的大小，直至不再有壓力且活塞10完全將分流孔4.1關(guān)閉，即便當(dāng)ECU正對螺線管線圈2時(shí)也如此。如果當(dāng)ECU對螺線管線圈2通電時(shí)增壓壓力高，則活塞10將比壓力較低時(shí)更進(jìn)一步打開以允許更多空氣再循環(huán)。在這種情況下，旁通通道或開口的大小可描述為可變的，或取決于待釋放增壓壓力的量，這與一些現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不同，在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，由于直接起作用的螺線管的行程長度，閥的開度在所有壓力下均相同。

如此，便為活塞10提供了控制其開口行程長度的第二種方法或參數(shù)。當(dāng)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)，通過打開僅足以防止壓力尖峰的開口，而未完全排空進(jìn)氣管，可使渦輪遲滯最小化。這意味著當(dāng)需要更好的性能時(shí)，可優(yōu)選圖1至圖4中的實(shí)施方案，但利用該實(shí)施方案可導(dǎo)致操作噪音略微增大。

設(shè)備和方法的售后市場實(shí)施方案的主要益處：1.操作改進(jìn)，即便是在增壓和操作溫度升高的情況下也如此；2.設(shè)備簡化，確保了解決方案成本低，易安裝；3.操作速度快，這是因?yàn)樵撛O(shè)備不需要真空歧管打開，也不需要連接將延遲壓力/真空信號(hào)的真空軟管；4.利用工廠提供的螺線管線圈，這意味著保留了ECU控制信號(hào)的益處，且未浪費(fèi)發(fā)揮作用的螺線管線圈。

雖然以上說明描述了售后市場修改方案以便使用現(xiàn)有安裝系統(tǒng)等，但還應(yīng)理解，本實(shí)用新型的分流閥可代替現(xiàn)有OEM分流閥或旁通閥作為OEM分流閥提供。

設(shè)備和方法的OEM創(chuàng)造性實(shí)施方案的主要益處：1.操作可靠或改進(jìn)，即便是在增壓和操作溫度升高的情況下也如此；2.操作速度快，這是因?yàn)樵撛O(shè)備不需要真空歧管打開，也不需要連接延遲壓力/真空信號(hào)的真空軟管。

圖12圖示了以下將描述的圖1至圖6以及圖11中的閥系統(tǒng)的操作方法的框圖。在圖12中，項(xiàng)目編號(hào)表示以下框圖步驟：

1000-螺線管線圈未通電

1010-活塞10和插棒式鐵心13處于關(guān)閉位置

1020-作用于活塞面上的壓力經(jīng)由活塞面上的轉(zhuǎn)移孔12傳輸至活塞后面的腔

1030-活塞下游側(cè)的壓力所作用的面積比活塞上游側(cè)的壓力所作用的面積大27％

1040-合力使活塞保持在關(guān)閉位置，防止渦輪旁通

1045-節(jié)氣門關(guān)閉輸入

1050-發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU輸出對螺線管線圈通電

1060-插棒式鐵心13縮回，從而打開腔壁5上的控制孔6

1070-空氣流動(dòng)通過轉(zhuǎn)移孔，就該轉(zhuǎn)移孔而言，這有效地減小了下游表面面積上的壓力

1080-壓力差克服回位彈簧偏壓(如果存在回位彈簧)和/或腔壁與活塞之間的摩擦和/或活塞的慣性，推動(dòng)活塞打開分流器通道

1090-渦輪空氣通過閥進(jìn)入旁通通道或分流器通道

1100-由于旁通，渦輪管道中的壓力減小至零

1110-壓力差的合力減小至零

1120-回位彈簧克服減小的壓力差并使活塞移動(dòng)至關(guān)閉位置，且渦輪旁通停止

1095-發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門打開

1096-ECU單元使螺線管線圈斷電

1097-回位彈簧推動(dòng)插棒式鐵心13關(guān)閉腔壁5上的控制孔6

1098-活塞兩側(cè)的壓力相等，從而導(dǎo)致將活塞偏壓至關(guān)閉位置的27％的壓力差

1099-合力和主回位彈簧結(jié)合使活塞保持關(guān)閉，從而停止分流或旁通狀況。

如上所述的先導(dǎo)或閥操作系統(tǒng)的操作依賴于許多特定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以適當(dāng)?shù)匕l(fā)揮作用，如以下描述的那樣。

當(dāng)螺線管通電且插棒式鐵心13縮回螺線管內(nèi)時(shí)，必須使通過控制孔6且隨后通過腔7和轉(zhuǎn)移孔8的氣流大于通過活塞轉(zhuǎn)移孔12的氣流，以便活塞10后面的壓力將減小至接近零。

在優(yōu)選的實(shí)施方案中，活塞轉(zhuǎn)移孔12的直徑大約為2mm，而控制孔6的直徑大約為5mm，且有四個(gè)轉(zhuǎn)移通道8，每一個(gè)轉(zhuǎn)移通道8的直徑大約為3mm。四個(gè)轉(zhuǎn)移通道8的截面面積大于控制孔6的截面面積，從而確保轉(zhuǎn)移通道8不會(huì)因其湍流和/或長度形成附加下游流動(dòng)限制或回壓。由于活塞轉(zhuǎn)移孔12與控制孔6同心，因此穿過活塞轉(zhuǎn)移孔12的空氣直接噴射入控制孔6，這會(huì)帶走腔5.1周圍的 空氣，導(dǎo)致腔5.1內(nèi)略微形成真空，從而有助于活塞10移動(dòng)至打開狀態(tài)。

插棒式鐵心13形成排空活塞腔5.1時(shí)空氣必須經(jīng)過的路徑的一部分，因此插棒式鐵心13的縮回距離在確定控制孔6的總過流能力方面也會(huì)起作用。插棒式鐵心13必須充分縮回，以免限制通過控制孔6的流動(dòng)。優(yōu)選為1mm至2mm的縮回距離將滿足此。

壓力作用于活塞上游面的表面面積由模制面密封件11的凸起的墊圈11.1的直徑?jīng)Q定。在關(guān)閉位置處，凸起的墊圈11.1與圍繞分流孔4.1的上部邊緣的旁通路徑9的底部9.1(參見圖1)接觸，因此壓力僅作用于墊圈11.1所包圍的區(qū)域。當(dāng)插棒式鐵心的處于關(guān)閉位置時(shí)，活塞兩側(cè)(轉(zhuǎn)移孔12的上游和下游)的壓力相等，但活塞10背面的壓力作用于活塞外徑的整個(gè)面積，這因此形成了推動(dòng)活塞10關(guān)閉的合力。

對于以上描述的實(shí)施方案，可利用的墊圈直徑優(yōu)選為19.5mm，且還利用22mm的活塞外徑，使得面表面面積(上游)與活塞表面面積(下游)之比為1:1.27，計(jì)算時(shí)已從有效表面面積中除去了轉(zhuǎn)移孔12的表面面積。在替代實(shí)施方案中，可利用的墊圈直徑為21.5mm，其中活塞外徑為24mm，然而這使得面表面面積(上游)與活塞表面面積(下游)之比為1:1.247，計(jì)算時(shí)已從有效表面面積中除去了轉(zhuǎn)移孔12的表面面積。

要設(shè)計(jì)另一個(gè)參數(shù)是活塞10將從關(guān)閉位置移動(dòng)至打開位置的速度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，以上選擇的參數(shù)將使活塞10產(chǎn)生合適的速度來有效地打開分流器通道，以代替工廠螺線管分流閥(例如，Pierburg為大眾汽車/奧迪制造的分流閥)，其中圖7中的閥的零件編號(hào)為06F 145 710G，其通常被奧迪/大眾社區(qū)稱為“修訂G”型號(hào)。一些高爾夫GTI以及發(fā)動(dòng)機(jī)相同的其它奧迪/大眾/西雅特/斯柯達(dá)車型使用該閥。寶馬、保時(shí)捷、標(biāo)致和奔馳車也使用了由相同公司制造的類似的閥。

如圖7所示，標(biāo)準(zhǔn)直接致動(dòng)螺線管閥具有安裝法蘭3，且閥活塞位于其內(nèi)，螺線管的回位彈簧15推動(dòng)閥活塞關(guān)閉。當(dāng)ECU對螺線管通電時(shí)，直接耦合致動(dòng)器桿打開分流路徑。

圖8和圖9為前面的附圖中的閥體1的透視圖，示出了三個(gè)穿過閥體的安裝孔1.1，而下面上設(shè)有圓形O型環(huán)通道1.2以便容置O型環(huán)以與安裝法蘭3的上表面密封。然而在圖9中，在上側(cè)可看到腔7和入口位置或四個(gè)轉(zhuǎn)移通道8的孔。還存在代替圖7中的工廠閥的插入腔9.3的材料的圓形法蘭1.3，和提供腔7的圓柱形壁的圓柱形法蘭1.4。

雖然以上描述和附圖示出O型環(huán)密封件16位于插棒式鐵心13的端部，但將很容易理解的是，密封件16可定位在控制孔6上或周圍。

可以任何合適的材料和任何合適的制造方法來制造閥體1。雖然最優(yōu)選由鋁加工閥體1，或可使用其它金屬(例如，黃銅或不銹鋼)或塑料；或閥體1可用聚合材料注射成型，可以是壓鑄件，或由燒結(jié)金屬制成。也可使用金屬沉積技術(shù)，且可能使用3D印刷，這取決于可用于這種印刷的聚合物。

活塞10可由任何合適的材料制成，包括鋁、不銹鋼或合適的聚合材料或金屬。

如上所述的分流閥通常處于兩個(gè)位置之一，其中一個(gè)位置是在安裝法蘭上，安裝法蘭形成機(jī)械增壓器或渦輪壓縮機(jī)蓋的一部分且包括用于進(jìn)入的增壓壓力的通道，而另一個(gè)用于再循環(huán)路徑。使用的第二個(gè)位置是具有相同入口和出口特征但經(jīng)由軟管遠(yuǎn)距離連接至進(jìn)氣管的鑄造或加工安裝法蘭。

雖然以上描述是針對利用已有螺線管來打開或關(guān)閉控制孔6或使用螺線管來進(jìn)行相同操作的OEM閥的實(shí)施方案，但應(yīng)理解 的是，可利用其它打開和關(guān)閉控制孔6的動(dòng)力方法(例如氣動(dòng)操作)，由此進(jìn)氣管中的負(fù)壓力用于提供動(dòng)力來移動(dòng)控制閥構(gòu)件，以代替O型環(huán)密封件16和插棒式鐵心13。

圖11圖示了另一個(gè)實(shí)施方案，其中分流閥系統(tǒng)具有兩個(gè)分開的主體零件，以允許“上部”或第一或致動(dòng)器主體零件處于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的一個(gè)位置，而“下部”或第二或閥體零件位于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的渦輪增壓器壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的其它部件上的第二位置。在圖1至圖6的實(shí)施方案中，相同零件的標(biāo)號(hào)相同。圖11中的實(shí)施方案在以下情況下特別有利，即對發(fā)動(dòng)機(jī)艙進(jìn)行了組織，以便其上可安裝分流閥的渦輪增壓器壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的其它部件上方無太多空間。

在圖11中的分離系統(tǒng)中，孔6被有效分開，以便遠(yuǎn)距離上部或第一或致動(dòng)器主體1.2上的孔6借助管6.2連接至下部或第二或閥體1上的端口6.1。然而單個(gè)轉(zhuǎn)移通道8被分離，以便下部或第二或閥體1具有位于渦輪增壓器壓縮機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣管的其它部件上的通道端部8.3，而遠(yuǎn)距離定位的主體1.2具有轉(zhuǎn)移通道8的另一個(gè)通道端部8.1，其中端部8.3與端部8.1通過管8.2連接。管6.2和8.2為硅橡膠管，其能夠承受渦輪增壓器系統(tǒng)中可出現(xiàn)的增壓壓力。用于此類目的的典型的硅膠真空軟管可很容易承受超過50psi的壓力，但是軟管的特征可根據(jù)將應(yīng)用本實(shí)施方案的渦輪增壓系統(tǒng)中普遍存在的情況選擇。在圖11的實(shí)施方案中，僅提供了單個(gè)轉(zhuǎn)移通道8以使需要連接的管8.2的數(shù)量最小化，從而還使安裝時(shí)間、所需的管長度以及分流閥系統(tǒng)部件周圍的任何附加雜亂最小化。

雖然以上實(shí)施方案描述了在分流閥系統(tǒng)中使用旁通路徑，但應(yīng)理解，分流器系統(tǒng)可代替旁通路徑向大氣中分流。

在本說明書中，除非上下文另有要求，否則表示方向的術(shù)語例如垂直、上、下、左、右等或旋轉(zhuǎn)應(yīng)理解為是指相對于相應(yīng)附圖的方向，而非絕對方向。

無論在何處使用，均應(yīng)以“開放式”含義來理解詞語“包括”，即以“包含”的含義來理解，而非僅限于以“僅由...組成”的封閉式含義來理解。相應(yīng)的含義還包括相應(yīng)的詞，即出現(xiàn)的該動(dòng)詞的變體。

應(yīng)理解，本文公開且限定的本發(fā)明延伸至正文所提及或根據(jù)正文顯而易見的各個(gè)特征的兩個(gè)或多個(gè)的所有可選組合。所有這些不同組合構(gòu)成本發(fā)明的各種可選方面。

雖然已描述了本發(fā)明的特定實(shí)施方案，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很明顯的是，在不脫離本發(fā)明的本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以其它特定形式體現(xiàn)。因此，本實(shí)施方案和實(shí)例在所有方面均應(yīng)認(rèn)為是說明性而非限制性的，且因此對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見的所有修改都應(yīng)包括在本發(fā)明內(nèi)。