CN104093964B - 用于内燃机排气再循环系统的控制阀 - Google Patents

用于内燃机排气再循环系统的控制阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阀(10)，其能够控制内燃机(1)的排气再循环系统，该内燃机装备有在内燃机(1)的排气回路(3)中安装的涡轮机(7)，所述阀包括本体(11)，涡轮机(7)上游抽取的排气第一流(12)和在涡轮机(7)下游抽取的排气第二流(13)可流动通过该本体，所述阀构造为控制通过所述本体(11)的排气第一流和第二流的流动。

Description

用于内燃机排气再循环系统的控制阀
技术领域
本发明涉及用于控制在涡轮增压内燃机的排气再循环系统中再循环的排气量的阀。
背景技术
排气再循环系统(EGR)是已知的，其在内燃机中意图将一些排气再循环到内燃机的气缸的进气口。这样的通常是惰气且因此不参与燃烧的气体的再循环允许燃烧温度的降低，其效果是减小存在于排气中存在的氮氧化物(NOx)的水平，且因此限制通过这样的发动机导致的污染。
在装备有涡轮压缩机的内燃机的情况下，已知是通过在气缸出口和涡轮压缩机的涡轮入口之间抽取排气而使排气循环，该涡轮机由内燃机的排气驱动。
另外，已知的是通过在涡轮压缩机的涡轮下游抽取排气而执行该排气再循环，该涡轮机由内燃机的排气驱动。
两个再循环方案通过安装在内燃机周边上的单独器件而执行。这具有缺点，因为其现在需要构造这些方案的一些部件成双。例如，执行这两个再循环方案需要使用两个电控制布线束、授权或禁止排气循环的两个装置以及用于控制这些装置的两个器件。
发明内容
本发明的目的因此是解决上述缺点，原理上通过在一个壳体中组合授权或抑制排气循环的装置，所述排气首先从内燃机排气出口和被排气驱动的涡轮机入口之间的输出口处抽取，其次从沿排气流动方向的该涡轮机下游设置的输出口处抽取。
本发明的目的因此是一种阀，其能够控制内燃机的排气再循环系统，该内燃机装备有在内燃机排气回路中安装的涡轮机，所述阀包括本体，该本体允许在涡轮机上游抽取的排气第一流的循环和在涡轮机下游抽取的排气第二流的循环，所述阀构造为控制通过所述本体的排气第一流和第二流的循环。
根据本发明的第一特征，阀包括能够控制排气第一流的循环的第一器件，能够控制排气第二流的循环的第二器件。
第一器件可与第二器件分开，与外壳相反，在外壳中，单个器件允许控制第一和第二流二者的循环。第一器件与第二器件可通过从一个器件到另一个器件分开的元件形成，与外壳相反，在外壳中，取决于其位置，相同活塞或相同瓣片可允许控制第一和第二流二者的循环。
本体可至少部分地接收第一器件和第二器件。
根据本发明的第二特征，第一器件通过至少一个平移运动控制排放气体的第一流的循环，而第二器件通过旋转运动控制排放气体的第二流的循环。
根据本发明的另一个特征，阀包括驱动器件，其控制第一器件和第二器件，特别地经由第一驱动装置、第二驱动装置以及布置在第一驱动装置和第二驱动装置之间的第三驱动装置。
根据本发明的又一特征，阀包括第一驱动装置，其驱动第一器件旋转，后者施加至少一个平移运动在设置在本体中的第一管的第一密封元件上，该平移运动有利地为螺旋运动。
根据本发明的另一个特征，设置第二驱动装置，其驱动第二器件旋转，后者施加旋转运动在设置在本体中的第二管的第二密封元件上。
第一驱动装置和第二驱动装置构造为抑制第一密封元件和第二密封元件的同时打开。
有利地，第一器件包括旋转链接至提升杆的第一引导外壳，提升杆与固定值第一密封元件的轴旋转地为一体，轴包括接合在设置在本体上的螺旋沟槽中，其中，后者包括直接制造在本体上或固定至本体的任何中间件中的沟槽。
进一步有利地，第一密封器件的关闭通过第一弹性器件实现。
替换地，或除了上述关闭之外，本发明规定，第一密封器件的关闭通过第一引导外壳实现。
根据本发明的第一特征，第一引导外壳沿第一角扇形移动，在此期间，其控制第一密封元件的关闭，且沿第二角扇形转动，在此期间，第一密封元件被保持关闭。
结构上，这样的第一引导外壳包括裙部，底切部设置在该裙部上，界定底切部的裙部的第一段作用在提升杆上，以打开第一密封元件，界定底切部的裙部的第二段作用在固定至第一密封元件的轴上，以关闭第一密封元件，所述底切部包括自提升杆的清除区域。
根据本发明的另一个特征，第二器件包括第二引导外壳，在其裙部上设置有凹部，所述凹部授权第二引导外壳的旋转运动，而没有驱动第二密封元件旋转。
最后指出，第二密封器件的关闭通过第二弹性器件实现。
根据本发明的第一优势在于省略了成双部件的一个，诸如电控制布线束、本体或用于控制授权或抑制再循环排气的循环的装置的一个的器件，特别是电马达。因此，这允许装备有内燃机和根据本发明的阀的车辆中的车载部件的重量的减小。这因此允许再循环系统的更简化控制。最后，这允许排气再循环功能的成本价降低。
附图说明
本发明的其他特征、细节和优势在阅读以下给出的用于信息的相对于附图的描述而清楚地显现。
图1是并入根据本发明的阀的涡轮增压内燃机的排气再循环系统的示意图；
图2是根据本发明的阀的示意图；
图3是根据本发明的阀的组成部件的示意图；
图4是根据本发明的阀的组成部件的示意图；
图5是显示将这些部件布置在第一位置的相对移动的示意图；
图6是显示将这些部件布置在第二位置的相对移动的示意图；
图7是显示将这些部件布置在第三位置的相对移动的示意图；
图8是显示将这些部件布置在第四位置的相对移动的示意图。
具体实施方式
图1显示了装备有其空气进气回路2和其排气回路3的内燃机1。该内燃机1被示意地示出，且包括进气歧管4，其意图将进入空气的量分配到内燃机的气缸。内燃机还包括排气歧管5，其功能是组合排气，以便将它们朝向排气回路3引导。
该内燃机此外还装备有涡轮压缩机6，其包括由排气驱动的涡轮7，该涡轮7经由轴9连接至压缩机8。压缩机8本身安装在进气回路2中，以便压缩用于进入的空气。在压缩机8和进气歧管4之间是空气计量单元15，例如蝶形壳体，其控制进入内燃机的进入空气的量，其特别取决于来自装备有所述内燃机的机动车辆的司机的命令。
这样的内燃机1包括排气再循环系统。为此，提供根据本发明的阀10，其装配到内燃机1。该阀10包括本体11，其构造为控制在涡轮机7上游抽取的排气的第一流12以及同一涡轮机7下游抽取的排气的第二流13。
该阀1还首先设置为将排气的该第一流12引导至进气回路2的在此位于压缩机8下游的一部分，且其次引导排气的该第二流13至进气回路的在此位于压缩机8上游的一部分。
排气回路3因此包括高压管道14，其在排气歧管5出口和涡轮机7入口之间的排气回路3的输出口处开始。该高压管道14则连接至阀10的本体11，然后在位于进入空气计量单元15下游处的点处(有利地，在进气歧管4的连接点处)重新结合进气回路2之前离开该本体。
排气再循环系统还包括低压管道16，其在涡轮机7下游的输出口处在排气回路3上开始。该低压管道16也连接至阀10的本体11，然后在设置在涡轮增压机6的压缩机8上游的连接点处重新结合进气回路2之前离开该本体。
根据本发明，阀10构造为允许或中断排气在高压管道14和低压管道16中的循环。自然，阀10设置为占据全关闭位置和全打开位置之间的所有中间位置，由此，其能够控制排气的在高压管道14或低压管道16中循环的被确定量。
排气在高压管道14中的第一流12的循环取决于第一器件17，其容纳在阀10的本体11内。同样适用于排气的第二流13，其在低压管道16中循环，该第二流13的循环取决于第二器件18，其固定至或安装在阀10的本体11中。将从此理解，第一器件17能够控制排气的第一流，第二器件18能够控制排气的第二流，第一器件17和第二器件18与本体一体。应指出，除了它们的共用控制，该第一器件17和第二器件18形成为单独零件。
阀10的本体11例如形成单个整体零件，高压管道14和低压管道15连接至该本体11。
图2详细显示根据本发明的阀10的结构。本体11形成块体，例如由铝合金或钢制成，其具有两个入口和两个出口。
第一入口19连接至高压管道14的一部分，该一部分来自制造在排气歧管出口和涡轮机入口之间的输出口处，即在涡轮机上游。第二入口20制造在本体11的面上，且接收低压管道的连接至涡轮机下游的排气回路的一部分。
本体11包括第一出口21，其例如制造在该本体的一个面上，该出口连接至高压管道的一部分，该一部分在空气计量单元下游连接至进气回路，例如在进气歧管上。
本体11还包括设置在本体的一面上的第二出口22。该第二出口22连接至低压管道的一部分，其将排气第二流引导至压缩机上游的进气回路中。
本体11包括第一管27，其制造在本体11内且在一侧连接至第一入口19和第一出口21。第一器件17布置在第一管27内的排气第一流的路径上。
本体还包括设置在阀10的本体11内的第二管28。该第二管28连接至第二入口20和第二出口22，第二器件18布置在第二管28内的排气第二流的路径上。
本体11此外包括第一壳体23，例如具有柱形截面，其接收第一器件17，其中，后者在此示意地示出，但将在图3中详细示出。
第二器件18也被示意地示出，且图4揭露了细节。但是，第二器件18安装在第二壳体24中，该第二壳体制造在阀10的本体11中。
图2还示出通过第一器件17或第二器件18执行的移动类型，以控制排气的第一流和/或第二流的循环。
为了控制排气的第一流的循环，第一器件17产生平移运动。根据一个实施例，第一器件17接收来自第一驱动装置25的旋转运动，且将该旋转运动变换为平移运动，其意图控制第一管27的第一密封元件26。例如，第一密封元件是阀，其搁置在设置在本体11中的座上，该阀通过第一杆31链接至第一器件18。
第二器件18通过旋转运动控制第二管28中的排气第二流的循环。第二器件18因此从第二驱动装置29接收该旋转运动，第二器件18机械地作用在安装在第二管28中的第二密封元件30上。第二密封元件30特别地通过蝶形阀形成，该蝶形阀通过第二杆32链接至第二器件18。
作为一个示例性实施例，应指出，第一驱动装置25和第二驱动装置29在本体11的一个面上延伸，以便辅助接近。这两个驱动装置例如布置在同一平面中。替换地，它们布置在平行且不同的平面中。
例如，第一驱动装置25和第二驱动装置29通过带齿轮或齿轮形成。
根据本发明的阀10包括驱动器件33，其控制第一器件17和第二器件18二者。在此应理解，阀10装配有单个驱动器件，以控制排气第一流的循环和排气第二流的循环二者。
驱动器件33包括第三驱动装置34，其具有例如带齿轮的形式，其接合在第一驱动装置25和第二驱动装置29二者上。这可以是单个带齿轮，但也可以是小齿轮的级联，其允许第一器件17相对于第二器件18的旋转速度的减小或增加。应指出，第一器件17因此通过驱动器件33链接至第二器件18。
第三驱动装置34链接至促动器杆25，其可连接至安装在阀10的本体11上或中的电促动器。其例如可以是电马达，特别是具有受控电流水平的DC马达。
阀10可还构造为阻止第一密封元件26和第二密封元件30的同时打开。第一器件17和第二器件18因此每个包括清除或释放区域，由此，当第一驱动装置转动时，第一密封元件不移动。这样的动力学从图3至8更清楚。
图3显示安装在阀10的本体11中的第一器件17的细节。
第一器件17包括第一引导外壳36，其旋转链接至提升杆37，该提升杆与固定至第一密封元件26的轴38旋转地为一体。
该第一引导外壳36的功能是控制旋转运动从第一驱动装置25到提升杆37的传递。换句话说，第一引导外壳36沿第一角扇形转动，其中，其驱动提升杆37旋转，且沿第二角扇形转动，在此期间，提升杆37是不动的。
为此，第一引导外壳36包括裙部39，在其上设置有底切部，后者具有反L形。
该底切部40的边缘包括裙部39的第一段41，其作用在提升杆37上，以打开第一密封元件26，这允许排气的第一流在第一管中循环。
该底切部还界定裙部39的第二段42，其作用在轴38上，以按照需要关闭第一密封元件26。应指出，第一密封元件的关闭通过第一弹性器件43被优先确保，第一弹性器件43安装在阀的本体11和提升杆37之间。第一弹性器件43则作用在提升杆37上，该提升杆37作用在轴38上。关闭可还在第一驱动装置25的动作下实现，以补充第一弹性器件43的动作的方式，以便辅助第一密封元件26的关闭，特别是在第一弹性器件的力不足以关闭该密封元件时。当杂质或垢阻碍第一密封元件26的运动时，这样的情况例如将产生。裙部39的第二段42则作用在轴38上，提升杆37自然地在相同运动中被驱动。
底切部最后界定提升杆37的清除区域44，还称为释放窗口。该清除区域44是底切部40的一部分，其授权第一引导外壳36的旋转，而没有驱动提升杆37旋转。
于是第一引导外壳36沿第一角扇形移动，在此期间，其能够控制第一密封元件26的关闭，且沿第二角扇形转动，在此期间，第一密封元件26被保持关闭。当第一段41驱动提升杆37时，沿相反方向的旋转还导致第一密封元件的打开。
该提升杆37例如是柱形管，其包括横向肋46，该肋通过柱形管45的中间。柱形管此外包括纵向制造的槽47，即，沿平行于柱形管45的中心轴线的轴线。
该槽47接收轴38，后者被一体地链接至第一杆31。该轴38沿垂直于第一杆31的延伸方向的方向延伸，且特别地在每个端部处包括轴承48，其中，后者可例如通过枢转链接件上的轮实现或通过转子轴承实现。
该轴38的端部，特别地是轴承48，被接合在螺旋沟槽49中，所述沟槽与本体11一体且直接制造在本体上或制造在本体11中固定的中间件上。这些螺旋沟槽49形成凸轮路径，当轴38被提升杆37驱动旋转时，该凸轮路径驱动密封元件26平移。
提升杆37、螺旋沟槽49和轴38由此将由第一引导外壳36施加的旋转运动转换为由第一密封元件26执行的可逆平移运动。
在该示例性实施例中，弹性器件43是弹簧，其线圈绕提升杆37缠绕，其第一端链接至本体11，其另一端联接至提升杆37。
图4示意地示出第二器件18的结构。后者与第二驱动装置29一体，在此示意地示出。
该第二器件18包括第二引导外壳50，其包括基部和周边裙部51。在该裙部上或通过该裙部设置有第一凹部52，其功能是授权第二引导外壳的旋转运动，而后者不驱动第二密封元件30旋转。第一凹部52具有矩形形式。形式上与第一凹部52相同的第二凹部(未示出)可还设置在第二引导外壳50的裙部51上，以与第一凹部52径向相反的方式。
第二密封元件30与第二杆32为一体，后者的自由端支撑横向促动杆(标记为54)。后者沿垂直于第二杆32的延伸方向的方向延伸，其固定至基本在杆的中间中的横向杆54。
横向杆54的至少一端且有利地两端被接收在第一凹部52和/或第二凹部中，从而，边缘55或56施加旋转运动，其通过第二密封元件30的打开或关闭反映，以便授权或抑制第二管中的排放气体的第二流的循环。
第二密封元件的关闭通过第二弹性器件57的力实现。后者具有例如螺旋弹簧的形式，其第一端固定到横向杆54，同时第二端附连至根据本发明的阀1的本体11。
图5至8显示了第一器件17和第二器件18的组成部件的运动。第一引导外壳36和第二引导外壳50旋转运动，但在此给出示意展示在一个平面上示出。附图显示了成对的图，其分别示出第一和/或第二驱动器件，它们一体通过未在此示出的驱动器件链接到一起。第一引导外壳36和第二引导外壳50同时转动，且有利地沿相反方向。
图5示出一种情形，其中，第一密封元件26授权排气第一流在第一管中的循环。第一密封元件通过第一引导外壳的第一段41保持在该打开位置，轴承48位于螺旋沟槽49的第一端处。
就第二密封元件30而言，其保持在关闭位置中，其中，其抑制排气的第二流13的任何循环。该保持通过第二弹性器件57施加的力确保。
当阀接收指令以关闭高压回路时，指令通过图6所示的运动转换，后者示出第一密封元件26的中间位置。
第一引导外壳36旋转，以便允许轴承48在螺旋沟槽49中的运动。这样的运动通过组件的平移反映，该组件包括第一密封元件、第一杆31和轴38。旋转运动通过第一弹性器件43的力施加。如果出于上述原因，该力不足以驱动旋转，第二段42施加补充力在轴上，该轴固定至第一杆31。
如图5所示，第二密封元件30通过第二弹性器件保持关闭。但是，第二引导外壳50旋转移动，而没有作用在横向杆54上，因为这容纳在凹部52中。
图7示出第一器件17和第二器件18的闲置位置。该闲置位置对应于第一密封元件26实现的第一管的关闭，第二管仍通过第二密封元件30关闭。
第一引导外壳36继续其旋转运动，直到轴承48达到螺旋沟槽49的第二端。在该阶段，轴38延伸到清除区域44中。第一密封元件26则通过第一弹性器件43保持关闭。
第二引导外壳50还继续其旋转运动，直到横向杆54抵靠边缘56，该边缘界定第二引导外壳50上制造的凹部52。如已经陈述的，在该阶段，第二密封元件仍保持关闭。
图8显示了一种情况，其中，低压回路打开，而高压回路关闭。
清除区域44允许第一引导外壳36转动，而不驱动轴38旋转。第一密封元件26的位置相对于图7所示的那些没有改变。
第二引导外壳50的旋转导致边缘56和横向杆54之间的接触，其通过第二杆32的旋转且通过相关性通过第二密封元件30反映。第二弹性器件57则受到横向杆54的旋转施加的力。
图5至8由此显示了第一器件17和第二器件18的不同部件的动力学，应指出，阀1构造为阻止第一密封元件26和第二密封元件30的任何同时打开。换句话说，第一器件17和第二器件18设置为以选择方式授权排气的第一流12的循环，或授权排气的第二流13的循环。
上述使用的术语“上游”和“下游”相对于相关流体(空气或排气)在相关部件中的运动方向。

Claims (14)

1.一种阀(10)，其能够控制内燃机(1)的排气再循环系统，该内燃机装备有在内燃机(1)排气回路(3)中安装的涡轮机(7)，所述阀包括本体(11)，该本体允许在涡轮机(7)上游抽取的排气第一流(12)的循环和在涡轮机(7)下游抽取的排气第二流(13)的循环，该阀(10)设置为将排气第一流(12)引导至内燃机进气回路(2)的在此位于压缩机(8)下游的一部分，且引导排气第二流(13)至进气回路的在此位于压缩机(8)上游的一部分，所述阀构造为控制通过所述本体(11)的排气第一流和第二流的循环，
且该阀(10)包括能够控制排气第一流(12)的循环的第一器件(17)，且包括能够控制排气第二流(13)的循环的第二器件(18)，第一器件(17)与第二器件(18)分开。
2.如权利要求1所述的阀(10)，所述本体(11)至少部分地接收第一器件(17)和第二器件(18)。
3.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，第一器件(17)通过至少一个平移运动控制排放气体的第一流(12)的循环，而第二器件(18)通过旋转运动控制排放气体的第二流(13)的循环。
4.如权利要求1或2所述的阀，包括驱动器件(33)，该驱动器件(33)控制第一器件(17)和第二器件(18)。
5.如权利要求1或2所述的阀，其特征在于，第一驱动装置(25)驱动第一器件(17)旋转，后者施加至少一个平移运动在设置在本体(11)中的第一管(27)的第一密封元件(26)上。
6.如权利要求5所述的阀，其特征在于，第二驱动装置驱动第二器件(18)旋转，后者施加旋转运动在设置在本体(11)中的第二管(28)的第二密封元件(30)上。
7.如权利要求6所述的阀，其特征在于，第一器件(17)和第二器件(18)构造为阻止第一密封元件(26)和第二密封元件(30)的同时打开。
8.如权利要求5所述的阀，其特征在于，第一器件(17)包括第一引导外壳(36)，该第一引导外壳(36)旋转链接至提升杆(37)，该提升杆与固定至第一密封元件(26)的轴(38)旋转地为一体，轴(38)包括两个端部，该两个端部接合在设置在本体(11)上的至少一个螺旋沟槽(49)中。
9.如权利要求5所述的阀，其特征在于，第一密封元件(26)的关闭通过第一弹性器件(43)实现。
10.如权利要求8所述的阀，其特征在于，第一密封元件(26)的关闭通过第一引导外壳(36)实现。
11.如权利要求8所述的阀，其特征在于，第一引导外壳(36)沿第一角扇形移动，在此期间，其控制第一密封元件(26)的关闭，且沿第二角扇形转动，在此期间，第一密封元件(26)被保持关闭。
12.如权利要求11所述的阀，其特征在于，第一引导外壳(36)包括裙部(39)，底切部(40)设置在该裙部上，界定底切部(40)的裙部(39)的第一段(41)作用在提升杆(37)上，以打开第一密封元件(26)，界定底切部(40)的裙部(39)的第二段(42)作用在轴(38)上，以关闭第一密封元件(26)，所述底切部(40)包括相对提升杆(37)的清除区域(44)。
13.如权利要求6所述的阀，其特征在于，第二器件(18)包括第二引导外壳(50)，在其裙部(51)上设置有至少一个第一凹部(52)，所述第一凹部(52)允许第二引导外壳(50)的旋转运动，而没有驱动第二密封元件(30)旋转。
14.如权利要求6所述的阀，其特征在于，第二密封元件(30)的关闭通过第二弹性器件(57)实现。
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