CN104271931A - 阀改进 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及阀的改进，具体涉及一种阀(23)，其适用于作为发动机的废气再循环阀。所述阀(23)包括限定内部空间的阀罩(31)、阀杆(32)和阀构件(35、36)，其中阀构件(35、36)可为安装在所述阀杆(32)上的提升阀。阀构件(35、36)设置为可在打开位置和关闭位置之间运动。该阀(23)进一步包括安装构件(37)，该安装构件(37)可为位于内部空间的衬套，其中阀杆(32)支撑在安装构件(37)内部。阀构件(35、36)分别包括导流器(45)，当阀构件(35、36)位于打开位置时，该导流器引导流体远离安装构件(37)。

Description

阀改进
技术领域
本发明涉及阀的改进，具体涉及一种阀，其适用于用作废气再循环阀。
背景技术
废气再循环(EGR)是一种用在内燃机(汽油或柴油内燃机)中的已知技术，内燃机中的部分发动机废气再循环回到发动机汽缸。EGR可用于减少氮氧化物例如NO和NO2的排放。
典型的EGR系统应包括一个导管或其它结构，其将发动机排气通道的一部分与发动机进气系统的一部分流体连接，从而形成一个EGR通道。不同发动机运行状态下，应满足不同量的废气再循环，且为调节废气再循环流量，该系统通常采用一个EGR阀，其安装在EGR通道的某个点上。
该EGR阀可位于EGR冷却器的上游部分(‘热端阀’)或下游部分(‘冷侧阀’)，该EGR冷却器位于EGR通道中并用于在废气与增压空气混合前对废气进行冷却。此外，EGR气体出发点可从涡轮机前跑到涡轮增压器压缩机(高压回路EGR)后或从涡轮机后跑到涡轮增压机压缩机(低压回路EGR)前。
EGR阀可为任意配置为打开或关闭EGR通道的类型，且常常使用单提升阀或双提升阀。然而，在某些发动机运行状态下，提升阀偶尔会被卡住且不能响应控制输入。尤其当阀被打开时，由于EGR气体流动的速度和方向，EGR气流中的碳烟或其它颗粒物能进入阀内并沉积在阀杆(阀轴)和轴衬之间。
因此，本发明的目的在于提供解决方案以解决上述问题。
发明内容
因此，本公开提供一种用在废气再循环系统中的阀。所述阀包括：
阀罩，其限定内部空间；
阀杆；
至少一个阀构件，其安装在所述的阀杆上，且所述的至少一个阀构件设置为在打开位置和关闭位置之间运动；和
安装构件，其位于所述内部空间内，其中所述的阀杆支撑在该安装构件中；
其中，所述的至少一个阀构件包括导流器，当所述的至少一个阀构件位于打开位置时，该导流器引导流体远离该安装构件，所述的至少一个阀构件具有第一表面，导流器包括从所述第一表面延伸的凸起部分，且该凸起部分基本围绕该阀杆形成比安装构件更大的区域。
本发明进一步提供一种包括上述阀和废气再循环混合器模块的废气再循环系统，其中，所述阀安装在所述废气再循环混合器模块中。
本发明进一步提供一种包括上述废气再循环系统的发动机。
附图说明
图1是具有带冷侧阀的高压回路废气再循环系统的发动机图示；
图2是图1的废气再循环系统的废气再循环混合器模块的透视图；
图3是图2的废气再循环混合器模块的横截面侧视图；
图4是带导流器的废气再循环阀的一部分的横截面侧视图；
图5是带不同结构的导流器的废气再循环阀的一部分的横截面侧视图。
具体实施方式
参照图1，图中显示一个典型的发动机10具有一个带冷侧阀的高压回路废气再循环(EGR)系统11。该发动机10可为任意适用的发动机，例如内燃机，尤其是柴油压缩点火(CI)内燃机。内燃机10可包括多个封装在曲轴箱内的燃烧汽缸。每个燃烧汽缸可与进气歧管12以及排气歧管13流体地耦合。虽然只显示了单个进气歧管和单个排气歧管，但是应理解为可使用多个进气或排气歧管12、13，且每个进气或排气歧管12、13耦合至多个燃烧汽缸。将一种燃料如柴油或燃料气体混合物通入每个燃烧汽缸并在该燃烧汽缸内以一种已知的方式燃烧。发动机10可进一步包括涡轮增压器14。
涡轮增压器14可包括涡轮机15和压缩机16，其中，涡轮机和压缩机分别具有涡轮机叶轮和压缩机叶轮(图中未显示)，且涡轮机和压缩机均安装在同一涡轮增压机轴17上。压缩机16可接受来自源头如周围空气的填充，并可通过增压空气导管18将压缩增压气体供应到发动机10的进气歧管12。压缩增压气体在通入进气歧管12之前可通过增压空气冷却器19。
涡轮机15通过排气导管20可流体地连接至排气歧管13，并通过另一导管21流体地连接至发动机10的排气系统(图中未显示)。排气系统可包括后处理装置和一个或多个消音器，其中，在废气排放到周围环境中之前，后处理装置除去废气气流中的燃烧产物，消音器则用于抑制发动机的噪音。发动机10的排放物通常指废气，但在实际应用中也可指气体，其它流体，例如液体，和甚至固体的混合物，该混合物包括例如CO2、H2O、NOx和颗粒物。
尽管未在图1中显示，涡轮增压器14应被认为是包括以例如串联构型布置的多级涡轮增压器14的涡轮增压装置。
EGR系统11包括EGR导管，在带冷侧EGR阀的高压回路EGR系统的情况下，该EGR导管可流体地连接排气导管20和进气歧管12，使至少部分废气可从排气导管20再循环至进气歧管12。该部分再循环废气在此指“EGR气体”。EGR系统11进一步可包括阀23，该阀23可配置成受控于控制器24以改变流经EGR导管22的EGR气体的流量。EGR气体可通过EGR冷却器26以便在到达进气歧管12前被冷却。EGR冷却器26和EGR阀23的顺序可反过来以形成热端或冷侧EGR阀23。
控制器24为单个控制器或包括多个独立或相连的控制单元。控制器24接收和处理来自不同传感器装置的信号并判定发动机10和/或EGR系统11的运行状态。
EGR混合器模块27可配置成用于混合来自增压空气导管18的进气和来自EGR导管22的EGR气体，从而得到具有合乎要求的均匀度的混合物。在某些实施例中，EGR混合器模块27可仅为导管和/或进气歧管12，必要时EGR混合器模块27可具有叶片、阀或迷宫的特征以提高混合特性。在某些实施例中，EGR混合器模块27可包含专用流体混合器组件。
EGR阀23位于EGR混合器模块27中(参照图2和图3)。EGR混合器模块27可具有增压空气进口28和废气进口29，其中，增压空气进口28与增压空气导管18流体连接，而废气进口29可与EGR导管22流体连接。混合的EGR气体和增压空气可通过EGR混合器模块出口30流出EGR混合器模块27，EGR混合器模块出口30与进气歧管12流体连接。
EGR阀23可打开或关闭废气进口29，这样EGR阀23的位置(阀位置)决定了通过EGR导管22的流量(EGR流量)。在某些实施例中，EGR阀23可被控制成允许不同的EGR流量和/或有选择地完全阻塞EGR气流。或者，EGR阀23可为具有打开/关闭两个位置的系统。
本发明公开的EGR阀23可为提升阀并包括阀罩31、阀杆32、阀弹簧33和阀促动器34。呈第一提升阀36和第二提升阀35形式的第一阀构件和第二阀构件可以朝向阀杆32的一端安装，其中第一和第二阀构件之间具有间隔。当阀杆32穿过阀罩31的孔47(参照图4和图5)，阀杆32由安装构件如圆柱形对准衬套37所支撑。衬套37充当直线导轨使阀杆32相对于衬套37以最小的摩擦阻力进行直线运动。尽管附图描述了双提升阀，EGR阀23可为单提升阀。凸缘38安装在阀杆32的另一端，阀弹簧33位于阀杆32的具有凸缘38的一端并位于凸缘38和阀罩31的凹部39之间。弹簧弹力作用于凸缘38和阀罩31之间以将EGR阀23保持在关闭位置。
阀罩31的与废气进口29的孔42位于同一直线上的一部分可进一步限定腔室43，该腔室43具有由一对阀座40、41形成的两个出口。在阀关闭位置，提升阀35、36周围与阀座40、41密封结合，从而限制EGR气体流入EGR混合器模块27。在阀打开位置，将提升阀35、36从阀座40、41上移开，从而使EGR气体流入EGR混合器模块27。EGR阀23可在关闭位置和(一个或多个)打开位置之间运动。
第一(或唯一的)提升阀36具有第一表面44，第一表面44周围与阀座40密封。第一表面44具有导流器45，导流器45可为凸起部分如凸脊、管状凸起、凸缘等，导流器45包围阀杆32，且导流器45的内径可大于衬套37的外径。可选择导流器45的设计以用于防止碳烟进入孔47及沉积在阀杆32/衬套37界面上。可通过防止EGR气流直接冲击该关键区域来实现此效果，从而降低EGR阀23运动受到损害的风险。导流器45可与第一表面44一体成型或单独成型并附接在第一表面44上。
工业实用性
在发动机10的运行过程中，燃料如柴油可注入燃烧汽缸并燃烧。燃烧所产生的废气可从燃烧汽缸中排出至排气歧管13。排气歧管13中的至少部分废气可被引导流经涡轮机15并驱动涡轮机15。可将消耗掉的废气通过排放系统从涡轮机15中排放到大气中，在此之前可进行处理以减少排放物。另一部分废气，即EGR气体可被引导至EGR混合器模块27。如前所述，EGR气体在进入EGR混合器模块27前先被冷却。
涡轮机15可将动力通过涡轮增压机轴17传递给压缩机16，且涡轮机15和压缩机16均安装在涡轮增压机轴17上。压缩机16可吸入增压空气(或其它气体)并将其压缩。被压缩的增压空气可从压缩机16中排出并流经增压空气导管18进入进气歧管12，进气歧管12包含EGR混合器模块27。如前所述，被压缩的燃烧气体在进入EGR混合器模块27/进气歧管12前由EGR冷却器26进行冷却。
当EGR阀23位于关闭位置时，无EGR气体进入EGR混合器模块，而被压缩的增压空气则经EGR混合器模块27流入到进气歧管12中进行燃烧。
当EGR阀23位于打开位置时，EGR气体可通过废气进口29进入EGR混合器模块27且可流入EGR混合器模块27的上部腔室46与清洁压缩增压空气混合。混合气体然后可被引导至进气歧管12进行燃烧。
当EGR阀23位于打开位置时，携带有燃烧产生的碳烟及其它颗粒物的EGR气体可流过在阀杆32周围并在第一提升阀36和阀座40之间形成的间隙。导流器45引导EGR气体远离衬套37和阀杆32之间的界面，从而可防止颗粒物沉积在衬套37和阀杆32之间的间隙中。
因此，降低了EGR阀23被卡住和无法响应于控制输入的可能性。

Claims (11)

1.一种用在废气再循环系统中的阀，其特征在于，包括：
阀罩，其限定内部空间；
阀杆；
至少一个阀构件，其安装在所述的阀杆上，且所述的至少一个阀构件设置为在打开位置和关闭位置之间运动；和
安装构件，其位于所述内部空间内，其中所述的阀杆支撑在该安装构件中；
其中，所述的至少一个阀构件包括导流器，当所述的至少一个阀构件位于打开位置时，该导流器引导流体远离该安装构件，所述的至少一个阀构件具有第一表面，所述导流器包括从所述第一表面延伸的凸起部分，且该凸起部分基本围绕该阀杆形成比安装构件更大的区域。
2.根据权利要求1所述的阀，其特征在于，进一步包括一对安装在阀杆上的阀构件，且两个阀构件之间有空间。
3.根据权利要求1或2所述的阀，其特征在于，该阀构件或每个阀构件为提升阀。
4.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，该安装构件为衬套。
5.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，该导流器或每个导流器与其各自的阀构件一体成型。
6.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，该导流器或每个导流器附设在其各自的阀构件上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，包括废气再循环阀。
8.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，该导流器或每个导流器包括从其各自的阀构件突出的环形构件。
9.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其特征在于，该导流器或每个导流器具有外表面，当阀构件位于打开位置时，所述外表面成型为利于引导流体远离安装构件。
10.一种包括根据前述权利要求中任一项所述的阀和废气再循环混合器模块的废气再循环系统，其特征在于，该阀安装于该废气再循环混合器模块中。
11.一种包括权利要求10所述的废气再循环系统的发动机。
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Application publication date: 20150107