用于渦輪增壓系統(tǒng)的吸氣式減壓閥的制作方法
【專利說明】用于渦輪増壓系統(tǒng)的吸氣式減壓閥
[0001]相關申請
[0002]本申請要求遞交于2014年7月17日的美國臨時申請N0.62/025，548的權(quán)益。
技術領域
[0003]本發(fā)明一般地涉及減壓閥，其中抽空裝置用于提供真空以將減壓閥致動到打開位置。
【背景技術】
[0004]內(nèi)燃機可用于各種應用，諸如例如客車和工業(yè)車輛、船舶、固定和航空應用。通常存在兩個支配性的點火循環(huán)，其通常稱為汽油和柴油循環(huán)，更正式地分別稱為火花塞點火
(SI)循環(huán)和壓縮點火(Cl)循環(huán)。
[0005]排氣驅(qū)動式渦流增壓器可用來提高內(nèi)燃機的動力輸出和總效率。具體地，排氣能可用來驅(qū)動渦輪機。渦流增壓器包括壓縮機和渦輪機，其中壓縮機安裝到渦流增壓器的軸上，與渦輪機對置。渦輪機將發(fā)動機的排氣轉(zhuǎn)換成機械能，機械能用來驅(qū)動壓縮機。壓縮機抽入空氣且壓縮空氣。壓縮后的空氣隨后被引至內(nèi)燃機的進氣歧管。
[0006]減壓閥，例如壓縮機排出閥或排泄閥，可以安裝到進氣管上，位于渦輪增壓器下游，在節(jié)流閥之前。具體地，壓縮機排出閥可用來將壓縮后的空氣排回到壓縮機的入口。排泄閥類似于壓縮機再循環(huán)閥，但是排出到大氣，而不是排回到壓縮機入口。減壓閥可用來減輕當節(jié)流閥關閉時(即，當操作員突然將他或她的腳抬離加速踏板且節(jié)流閥關閉時)可能出現(xiàn)的突然的壓力浪涌或尖峰。
[0007]空氣壓縮系統(tǒng)已經(jīng)用在半載重汽車以及其他類型的商用車輛上，從而為空氣制動器供給動力?？諝鈮嚎s系統(tǒng)可以包括空氣壓縮機，其用來將壓縮空氣供給到儲存罐。空氣壓縮機可以由曲軸皮帶輪或內(nèi)燃機的正時齒輪來供給動力。儲存罐中的壓縮空氣可以用于空氣制動器。除了空氣制動器之外，壓縮空氣還可以用來致動減壓閥(即，壓縮機排出閥或排泄閥)。具體地，真空栗可允許儲存罐中的壓縮空氣選擇性地流到減壓閥。真空栗可由電動機來驅(qū)動，或者由內(nèi)燃機的曲軸或其他可旋轉(zhuǎn)軸來驅(qū)動。然而，真空栗會顯著增加系統(tǒng)的成本和復雜度。因此，本領域?qū)τ谥聞犹貏e是半載重汽車以及其他類型的商用車輛的渦流增壓器系統(tǒng)中的減壓閥的更簡單的、成本效益更高的方法存在需求。
[0008]發(fā)明概述
[0009]本申請所公開的閥組件包括減壓閥和抽空裝置。該抽空裝置可以用來在減壓閥的增壓室內(nèi)產(chǎn)生真空。由抽空裝置產(chǎn)生的真空是將減壓閥從關閉位置致動到打開位置的相對簡單的、低成本的方法。
[0010]在一個方面中，本申請公開的閥組件包括抽空裝置和減壓閥。該抽空裝置包括選擇性地施加真空的抽吸端口。減壓閥至少具有打開位置和關閉位置，并且包括入口、出口、在室內(nèi)平移的活塞、以及增壓室?；钊ǖ谝欢撕偷诙恕Ｔ鰤菏遗c抽空裝置的抽吸端口流體連接，并且部分地由活塞的第一端來限定。如果增壓室被施加真空，則活塞在室內(nèi)朝向打開位置平移。
[0011]在另一方面中，本申請公開了一種包括排氣驅(qū)動式渦輪增壓器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括收容壓縮空氣的儲存罐、選擇性地打開以允許儲存罐內(nèi)的壓縮空氣流經(jīng)其中的控制閥、抽空裝置和減壓閥。抽空裝置流體連接控制閥和排氣驅(qū)動式渦輪增壓器的壓縮機入口。抽空裝置包括抽吸端口，如果控制閥打開，則抽吸端口施加真空。減壓閥至少具有打開位置和關閉位置。減壓閥與抽空裝置流體連接。如果抽空裝置施加真空，則減壓閥被致動到打開位置。
【附圖說明】
[0012]圖1是帶有減壓閥和抽空裝置的內(nèi)燃機渦輪增壓器系統(tǒng)一個實施例的流路和流向的示意圖。
[0013]圖2是圖1所示的減壓閥和抽空裝置的示意圖，其中減壓閥處于關閉位置。
[0014]圖3是圖1所示的減壓閥和抽空裝置的示意圖，其中減壓閥處于打開位置。
[0015]圖4是圖1所示的抽空裝置的示意圖。
[0016]圖5是圖1所示的可變減壓閥和抽空裝置的可選實施例的示意圖。
[0017]圖6和圖7是處于關閉位置的可變減壓閥的一個實施例的圖示。
[0018]圖8是處于部分打開位置的圖6所示的可變減壓閥的圖示。
[0019 ]圖9是處于打開位置的圖6所示的可變減壓閥的圖示。
[0020]發(fā)明詳述
[0021]下面的發(fā)明詳述將說明本發(fā)明的一般原理，其示例另外在附圖中圖示出。在附圖中，相同的附圖標記表示相同的元件或功能相似的元件。
[0022]現(xiàn)在參考圖1，圖示了用于內(nèi)燃機12的渦輪增壓器系統(tǒng)10的示例性示意圖。在一個實施例中，內(nèi)燃機12是車輛I的壓縮點火(“Cl”)或柴油發(fā)動機，但是，應當理解的是同樣可以使用其他類型的發(fā)動機，諸如火花塞點火(SI)或汽油發(fā)動機。渦輪增壓器系統(tǒng)10可以包括排氣驅(qū)動式渦輪增壓器(“EDT”)20、渦輪機旁通閥或廢氣門26、和減壓閥30，其中排氣驅(qū)動式渦輪增壓器(“EDT”)20具有渦輪機部22和壓縮機部24 ADT 20的排氣殼體18包含渦輪
32。渦輪32利用排氣能并且通過共用軸34將排氣能轉(zhuǎn)換成機械做功以使壓縮機輪35轉(zhuǎn)動。壓縮機輪35獲取、壓縮并饋送處于升高的操作壓力下的空氣到內(nèi)燃機12的進氣歧管36。
[0023]廢氣門26是用來對離開內(nèi)燃機12的排氣歧管40的排氣體積37進行計量的控制閥，并且控制可用于為渦輪32供給動力的能量。廢氣門26通過打開與旁通管42連接的閥門(未示出)來工作。打開廢氣門26的閥門允許排氣流動而遠離渦輪32。因此，廢氣門26可以直接控制EDT 20的速度和內(nèi)燃機12的進氣歧管36的合成操作壓力。廢氣門26可以具有任意數(shù)量的實施例，包括申請人的美國專利N0.8，469，333中公開的實施例，該美國專利全文通過引用合并于本文中。
[0024]現(xiàn)在對EDT 20的操作進行說明。應理解的是，操作壓力存在于EDT壓縮機入口50、內(nèi)燃機12的進氣歧管36和進氣歧管管道52、內(nèi)燃機12排氣歧管40和進氣歧管管道54、EDT20的排氣入口 58和EDT 20的排氣出口59中。具體地，EDT壓縮機入口50可以被限定為從進氣系統(tǒng)60到壓縮機部24的入口 64的通路。內(nèi)燃機12的進氣歧管36可以被限定為EDT壓縮機排放口66與內(nèi)燃機12的一個或多個進氣閥68之間的通道。內(nèi)燃機12的排氣歧管40可以限定為一個或多個排氣閥70與EDT的排氣入口58之間的通道。排氣裝置可以是位于EDT 20的排氣出口 59之后的任意通路。
[0025]儲存罐86可以用于儲存高壓或壓縮空氣。輔助的空氣壓縮機(未示出)可用來供給位于儲存罐86中的壓縮空氣。在一個實施例中，壓縮空氣可用來為車輛I上的空氣制動器(未示出)供給動力。除了空氣制動器之外，儲存在空氣罐86中的壓縮空氣還可以用于將壓縮空氣供給到抽空裝置88，下面將更詳細地說明。
[0026]減壓閥30可以是位于EDT20的壓縮機部24的壓縮機排氣口66與內(nèi)燃機12的進氣歧管36之間的進氣歧管管道52中的調(diào)節(jié)閥。在如圖1所示的實施例中，減壓閥30是與EDT壓縮機入口 50流體連接且將壓縮空氣排回到EDT壓縮機入口 50的壓縮機再循環(huán)閥。然而，應當注意的是，在另一實施例中，渦輪增壓器系統(tǒng)10同樣可以使用排泄閥。排泄閥類似于壓縮機再循環(huán)閥，但是通往大氣，而不是排回到Η)Τ的壓縮機入口。開/關或控制閥38可以與抽空裝置88上游流體連接，并且用于選擇性地允許儲存罐86內(nèi)的壓縮空氣流經(jīng)抽空裝置88。在一個實施例中，控制閥38可以是電磁閥。消聲器或噪聲衰減器89可以位于抽空裝置88的下游，位于控制閥38與EDT壓縮機入口 50之間。
[0027]高壓管道90可以用來將儲存罐86流體連接到抽空裝置88。抽空裝置88可以位于儲存罐86與EDT壓縮機入口 50之間。抽空裝置88可以與控制閥38、減壓閥30和EDT壓縮機入口50流體連通。抽空裝置88可以是用于在減壓閥30內(nèi)產(chǎn)生真空的相對簡單的、具有成本效益的方法。由抽空裝置88產(chǎn)生的真空可用來將減壓閥30致動到打開位置，如下文更詳細說明的。在可選的實施例中，抽空裝置88可以位于儲存罐與大氣之間。
[0028]在如圖1所示的示例性實施例中，減壓閥30可以與節(jié)流閥板80—起使用。在內(nèi)燃機12的任意給定的操作范圍內(nèi)，EDT 20的軸34可以自轉(zhuǎn)達到每分鐘200，000轉(zhuǎn)(RPM)。節(jié)流閥80的突然關閉不會立即將EDT 20的RPM減速。因此，該關閉造成了關閉的節(jié)流閥80與EDT壓縮機部24之間的通道(S卩，進氣歧管管道52)中的壓力的突然升高。減壓閥30可用來釋放或旁通由于節(jié)流閥80的突然關閉引起的比所需的大的壓縮機輸出壓力。
[0029]當減壓閥30打開時，EDT20可以自由的自旋，從而保存EDT 20的慣性。如果減壓閥30被略去，則一旦節(jié)流閥80關閉，EDT 20將失速或停止。該失速或停止會不利地影響EDT的壽命和節(jié)流閥響應。本領域技術人員將理解的是，EDT 20應當自旋且準備好以便一旦節(jié)流閥板80打開就產(chǎn)生增壓。減壓閥30可以通過允許EDT 20自旋達到不具有壓縮機負荷的速度(即，加速)來減少渦輪遲滯，因為一旦減壓閥30打開就不存在反壓。
[0030]在一個實施例中，減壓閥30是可變減壓閥?？勺儨p壓閥圖示在圖5中，也在下文中更詳細地說明?？勺儨p壓閥可以允許僅僅旁通基本上防止壓縮機浪涌所需的旁通量。壓縮機浪涌可