CN105008694B - 涡轮增压器压气机的再循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开用于发动机进气的再循环系统,所述再循环系统具有:具有入口和出口的涡轮增压器压气机;再循环路径,所述再循环路径将来自所述涡轮增压器压气机的出口的流体流动连接至进入所述涡轮增压器压气机的入口中的流体流动;以及控制通过所述再循环路径的流体流动的再循环阀组件。所述再循环阀组件包括致动器,所述致动器操作联接至抽吸器组件的阀,所述抽吸器组件在流体从入口向出口流动通过再循环路径时以及在流体从出口向入口流动通过再循环路径时产生真空。流体在所述涡轮增压器压气机产生升压时从出口向入口流动通过再循环路径。由所述抽吸器组件所产生的真空与致动器处于流体连通,以使所述阀在两个或更多个位置之间运动。

Description

涡轮增压器压气机的再循环系统
相关申请
本申请要求于2013年12月11日提交的美国临时申请第61/914,724号的权益,所述美国临时申请被通过引用全文并入本文中。
技术领域
本申请涉及涡轮增压器压气机(compressor)的再循环系统,更具体地,涉及这样的系统,其具有压气机再循环阀组件,所述压气机再循环阀组件包含抽吸器组件,所述抽吸器组件为沿两个方向穿过再循环系统的流体流动产生真空。
背景技术
用涡轮增压的发动机需要压气机再循环阀(“CRV”)来控制压气机的速度。电动操作的提升阀式CRV的大小、质量以及功率消耗为有限的。需要一种更轻、更小以及消耗更少的电能的CRV。
发明内容
本文中公开用于发动机涡轮增压器压气机的再循环系统。在一个方面中,再循环系统包括:具有入口和出口的涡轮增压器压气机;再循环路径,所述再循环路径将来自所述涡轮增压器压气机的出口的流体流动连接至进入所述涡轮增压器压气机的入口中的流体流动;以及控制通过所述再循环路径的流体流动的再循环阀组件。所述再循环阀组件包括电动气动致动器,所述电动气动致动器操作联接至抽吸器组件的阀,所述抽吸器组件在流体从入口向出口流动通过再循环路径时以及在流体从出口向入口流动通过再循环路径时产生真空。由所述抽吸器组件所产生的真空可与需要真空的装置处于流体连通。
在系统的另一个方面中,从出口向入口通过再循环路径所进行的流体流动可在涡轮增压器压气机产生升压时发生。在另一个方面中,在升压期间所产生的真空可启动所述电动气动致动器,以使所述阀运动至关闭位置。所述需要真空的装置可为电动气动致动器。
在另一个方面中,系统进一步包括与所述抽吸器组件和电动气动致动器流体连通的储存器,其中所述储存器存储真空,用于选择性启动所述电动气动致动器。所述再循环系统还可包括设置于所述储存器和电动气动致动器之间的控制阀。所述控制阀可为能由发动机计算机按需要启动的,以将真空应用至电动气动致动器来操作所述阀。所述储存器可在流体流动从入口向出口进行时以及还可在流体流动从出口向入口进行时存储真空。
在另一个方面中,所述电动气动致动器由小于1安培的电流启动。
在另一个方面中,再循环系统包括再循环路径,所述再循环路径具有有第一抽吸器的第一可选择的部分以及有第二抽吸器的第二可选择的部分。所述第一抽吸器可为从出口向入口所进行的流体流动形成真空并且所述第二抽吸器可为从入口向出口所进行的流体流动形成真空。所述阀为可操作的以选择通过第一可选择的部分或第二可选择的部分的流体流动。在另一个方面中,所述阀可为三通阀,所述三通阀具有第一打开位置以引导流体流动通过所述第一可选择的部分、第二打开位置以引导流体流动通过所述第二可选择的部分以及关闭位置。
在另一个方面中,系统包括:在所述再循环路径的第一可选择的部分中的第一止回阀,以在所述阀引导流动通过所述第二可选择的部分时防止流体流动进入所述第一可选择的部分中;以及在所述再循环路径的第二可选择的部分中的第二止回阀,以在所述阀引导流动通过所述第一可选择的部分时防止流体流动通过所述第二可选择的部分。
在另一个方面中,所述阀被集成至所述抽吸器组件中并且能在至少第一位置和第二位置之间平移,所述第一位置和第二位置均提供文丘里效应,但是沿通过所述抽吸器组件的流动的相反两方向。所述阀可包括具有第一孔和第二孔的门。所述第一孔具有在流体从入口流动至出口时产生真空的文丘里开口,所述第二孔具有在流体从出口流动至入口时产生真空的文丘里开口。所述电动气动致动器运行,以使所述门运动以按选择使所述第一孔或第二孔与所述再循环路径对准来限定所述阀的第一位置和第二位置。所述门的第一孔和第二孔可成锥形,以成为抽吸器组件的文丘里管的部分。
在另一个方面中,一种再循环系统包括:具有入口和出口的涡轮增压器压气机;再循环路径,所述再循环路径将来自所述涡轮增压器压气机的出口的流体流动连接至进入所述涡轮增压器压气机的入口中的流体流动;以及控制通过所述再循环路径的流体流动的再循环阀组件。所述再循环阀组件包括壳体,所述壳体限定通过其中的流体通道,所述流体通道具有从较大的内部开口向较小的内部开口逐渐地成锥形的第一锥形部分以及从较大的内部开口向较小的内部开口逐渐地成锥形的第二锥形部分。所述第一锥形部分和第二锥形部分朝向彼此聚合,其中它们的较小的内部开口面对彼此。所述再循环阀组件包括门,所述门设置于所述壳体的第一锥形部分和第二锥形部分之间并与所述壳体的第一锥形部分和第二锥形部分流体连通,所述门具有通过其中的第一孔以及通过其中的第二孔,所述第一孔包括在所述第一孔的部分内的文丘里开口,该文丘里开口在流体流动通过所述第一孔时形成真空,所述第二孔包括在所述第二孔的部分内的文丘里开口,该文丘里开口在流体流动通过所述第二孔时形成真空。所述再循环系统还包括联接至所述门的电动气动致动器,所述电动气动致动器为可操作的以使所述门运动来按选择使所述第一孔或第二孔与所述第一锥形部分和第二锥形部分的较小的内部开口对准。由抽吸器组件所产生的真空可与需要真空的装置处于流体连通。
在另一个方面中,一种阀组件包括:具有第一抽吸器的第一流动路径,所述第一抽吸器为穿过所述第一流动路径的流体流动形成真空;具有第二抽吸器的第二流动路径,所述第二抽吸器为穿过所述第二流动路径的流体流动形成真空;以及与入口、第一流动路径以及第二流动路径流体连通的阀。所述阀组件还可具有致动器,所述致动器联接至所述阀并且为可操作的以启动所述阀来按选择使所述第一流动路径或第二流动路径与所述入口流体连通。由所述第一抽吸器或第二抽吸器中的任一者所产生的真空可与需要真空的装置处于流体连通。
附图说明
图1为系统构造的示意图,所述系统构造包括具有再循环路径的涡轮增压器压气机,所述再循环路径包括再循环阀组件的第一实施例。
图2为来自图1的再循环阀组件的一部分的放大、纵向剖视图,其中示出处于第一打开位置中的阀。
图3为图1和2的再循环阀组件的仅仅阀部分的放大、纵向剖视图,其中示出处于关闭位置中的阀。
图4为图1和2的再循环阀组件的仅仅阀部分的放大、纵向剖视图,其中示出处于第二打开位置中的阀。
图5为系统构造的示意图,所述系统构造包括具有再循环路径的涡轮增压器压气机,所述再循环路径包括再循环阀组件的第二实施例。
图6为具有门的抽吸器的一个实施例的侧视、纵向剖视图,所述门对其中的文丘里效应提供双向控制。
图7为图6的抽吸器的门部分的侧视、纵向剖视平面图,其中示出处于第一文丘里效应位置中的门。
图8为图6的抽吸器的门部分的侧视、纵向剖视平面图,其中示出处于第二文丘里效应位置中的门。
具体实施方式
以下具体实施方式将示例说明本发明的一般原则,其示例另外地示出于附图中。在附图中,相同的附图标记表示相同的或功能上类似的元件。
当在本文中使用时,“流体”意味着任何液体、悬浮体、胶体、气体、等离子体,或其组合。
在某些车辆中,真空被用来操作或协助各种装置的运行。例如,真空可被用来协助驾驶员应用车辆制动、涡轮增压器的运行、燃料蒸汽净化、加热和通风系统的启动以及动力传动系统构件的启动,包括阀的启动。若车辆并不自然地产生真空,比如从进气歧管,则需要单独的真空源来操作这些装置。尽管抽吸器或喷射器在被供应以升压或歧管真空中的任一者时可以产生真空,然而所产生的真空的深度将为动力压力的函数。然而,在其中进气歧管压力通常处于大于大气压力的压力条件下的升压发动机中,可用来自喷射器的真空代替或增加进气歧管真空。如在本文中使用的,“喷射器”为连接至大气压力以上的压力源的会聚的、离散的(diverging)喷嘴组件。
图1和5都示出总体表示为附图标记10的发动机系统的至少一部分,所述发动机系统具有涡轮增压器压气机20,其中来自涡轮增压器压气机20的出口28的流体流动通过包括再循环阀组件12的再循环路径11连接至进入涡轮增压器压气机20的入口26中的流体流动。再循环阀组件12控制沿第一方向以及沿第二方向通过再循环路径11的流体流动,所述第一方向为从进气系统23朝向进气歧管22,所述第二方向为与所述第一方向相反的方向。再循环阀组件12包括电动气动致动器13,其操作联接至抽吸器组件14的阀15,所述抽吸器组件14被构造成在通过再循环路径的流体流动为从入口向出口(第一方向)时产生真空,以及在流体流动为从出口向入口(第二或相反方向)通过再循环路径时产生真空。图1和5中所示的系统10还可包括一个或多个止回阀30(可选择的;参见图5-8)作为抽吸器组件14的构件、作为系统的单独的构件(图1中的止回阀30a、30b)、或两者都有。系统10可包括真空罐16以及控制阀19,这两者仅仅示出于图1中。发动机系统10还可包括设置于歧管22和涡轮增压器压气机20之间的流体流中的节流控制件(未示出)。
电动气动致动器13可包括螺线管,并也通过由抽吸器组件14所产生的真空气动地启动。螺线管驱动的电动气动致动器的示例公开于于2013年6月19日提交的共同待决的美国申请13/921,473的VARIABLE FLOW VALVE FOR TURBOCHARGERS以及于2014年8月29日提交的共同待决的美国申请14/473,151的SOLENOID POWERED GATE VALVE中,所述两个美国申请被通过引用全文并入本文中。
在图1-4中,阀15包括门组件70,其在本文中可被称作弹簧门,门组件70包括第一门构件72、第二门构件74(共同被称作门75)以及容置于其间的偏置构件。所述偏置构件可为环形弹性带76、弹簧(未示出)、或其它类型的偏置构件。图1-4将所述偏置构件显示为环形弹性带76,其可被描述成被夹在第一和第二门构件72、74之间。每个门构件72、74分别包括轨道78、79,作为面对另一门构件的表面(在本文中被称作内表面73、77)的一部分。每个轨道78、79将环形弹性带76的一部分容置于其中(安置于其中)。环形弹性带76为这样的偏置构件,该偏置构件将第一和第二门构件72、74远离彼此偏置并因此将它们的相应的外表面偏置在由门壳体71所限定的门通道80的相对的内壁上。环形弹性带76的偏置力可为环形弹性带76在第一和第二门构件72、74之间的压缩的结果。
环形弹性带76可为大致卵形形状。环形弹性带76容置于第一和第二门构件72、74的轨道78、79中,其中第一侧82容置于一个轨道78中并且第二侧83容置于另一个轨道79中。当环形带76被安置于轨道78、79中时,第一和第二门构件72、74彼此之间相隔距离D,以限定间隙。所述间隙使得流体能够流动到环形弹性带76(其为可径向膨胀的)上,以使环形弹性带76径向地向外膨胀以在门75处于打开位置(例如图2中所示的第一打开位置以及图4中所示的第二打开位置)中时在流体流动通过门75时在环形弹性带76的外周边与第一和第二门构件72、74中的轨道78、79的一部分之间形成密封。该密封接合减小或防止流体泄漏至电动气动致动器13中,这使得门75更加防漏。轨道78、79还被设置成距离第一和第二门构件72、74的外周边一定距离插入环形弹性带76。具有两个门构件(在其间具有环形弹性带)的门组件的示例描述于共同待决的美国申请14/473,151中,所述美国申请被通过引用并入上文中。
环形弹性带76还提供对制造公差、特别地对门通道80的尺寸的敏感性降低的门。门通道80通常被形成为具有比门75的未加载宽度小的宽度。因此,当门75被插入至门通道80(或凹穴)中时,环形弹性带76被压缩于第一和第二门构件72、74之间。在第一和第二门构件72、74被插入(楔入)至凹穴80中时环形弹性带对第一和第二门构件72、74的偏置作用将每个相应的门构件偏置成与凹穴的壁密封接合,以减小或防止泄漏。
如图1中所示,再循环路径11可具有再循环阀组件12,其包括致动器13、阀15以及抽吸器组件14。在一个实施例中,再循环阀组件12包括两条流动路径(第一流动路径和第二流动路径),所述两条流动路径容许为沿两个方向(亦即,从压气机22的入口26至出口28的第一方向以及从压气机20的出口28至入口26的第二方向)穿过再循环路径11的流体流动产生真空。为了便于示出,所述第一流动路径和第二流动路径在图2中被显示为上部管道90a和下部管道90b。第一流动路径和第二流动路径在本文中还可替代地被称作再循环路径11的第一可选择的部分以及再循环路径11的第二可选择的部分。
如图1-4中所示,阀15与上部管道90a(第一流动路径)和下部管道90b(第二流动路径)处于流体连通,并且上部管道90a和下部管道90b中的每一个与压气机22的入口26处于流体连通。如图2-4中所示,阀15的门75具有通过其中的孔84、85,当相对于上面印刷有附图的纸定向时所述孔84、85被定向成水平地穿过门75。门75能在门壳体71的门通道80内平移,以使得门75的孔84、85可被定位于第一位置中以使第一流动路径与压气机22的入口26连通或者定位于第二位置中以使第二流动路径与压气机22的入口26连通。
门75可包括第一门构件72和第二门构件74。第一门构件72包括通过其中的孔84,当门75被组装时所述孔84与第二门构件74中的孔85对准。孔84、85被定向成水平地穿过每个相应的门构件72、74并且均具有中心纵向轴线,所述中心纵向轴线平行于上部管道90a的纵向轴线X并且平行于下部管道90b的纵向轴线Y,所述纵向轴线X和Y两者都与门通道80相交。上部管道90a可包括从门通道80延伸的左凸构件91(第一入口)和右凸构件92(第一出口)。类似地,下部管道90b可包括从门通道80延伸的左凸构件93(第二入口)和右凸构件94(第二出口)。
如图2中所示,组装的门75中的孔84、85能与上部管道90a对准,以限定再循环路径11的、穿过门75并进入第一抽吸器14a中的第一可选择的部分(第一流动路径)。如图4中所示,组装的门75中的孔84、85还能与下部管道90b对准,以限定再循环路径11的、穿过第二抽吸器14b的第二可选择的部分(第二流动路径)。能通过电动气动致动器使门75在图2的第一打开位置和图4的第二打开位置之间运动,以选择流体流动是通过再循环路径11的第一可选择的部分(亦即,通过上部管道90a和第一抽吸器14a)还是流体流动通过再循环路径11的第二可选择的部分(亦即,通过下部管道90b和第二抽吸器14b)。上部管道90a和下部管道90b在图2中被显示为通过软管98或者在构件之间提供流体连通的其它连接器分别连接至第一抽吸器14a和第二抽吸器14b。当空气沿第一方向流动通过再循环路径11时第一抽吸器14a可产生真空。第二抽吸器14b可为喷射器,其在空气沿从进气歧管22至进气系统23的第二方向流动通过再循环路径11时产生真空。
如图1和2中所示,抽吸器组件14包括第一抽吸器-止回阀组件14a(还被简单地称作第一抽吸器)以及第二抽吸器-止回阀组件14b(还被简单地称作第二抽吸器)。如所示出的,第一和第二抽吸器14a、14b具有相同的构造,但是第二抽吸器沿与第一抽吸器相反的取向设置于再循环路径11中。因此,第一抽吸器14a使它的动力端口108'联接成用于与上部管道90a(特别地它的右凸构件92)流体连通,并且第二抽吸器14b使它的排出端口112'联接成用于与下部管道90b(特别地它的右凸构件94)流体连通。在本实施例中,第一抽吸器14a和第二抽吸器14b为相同的,但是在其它实施例中抽吸器可为不同的(亦即,通过具有不同的文丘里开口几何形状以产生通过抽吸器的不同的质量流率或者形成不同的真空压力)。第一和第二抽吸器14a、14b的构造可为如于2014年10月8日提交的共同待决的美国申请14/509,612中所公开的,所述美国申请被通过引用全文并入本文中。
由于图2中的两个抽吸器为相同的,因此将在两个抽吸器上一起标记部件,从而为引线和附图标记提供更多的空间和清晰度。抽吸器14a、14b包括上部壳体部分204以及下部壳体部分206。为了描述的目的,上部和下部部分的指定是相对于定向在纸上的附图而言的并且当被利用于发动机系统中时并不限于所示出的取向。优选地,通过声波焊接、加热或者用于在上部壳体部分204和下部壳体部分206之间形成气密密封的其它传统方法将上部壳体部分204连接至下部壳体部分206。下部壳体部分206限定通道244,其包括多个端口,所述多个端口中的某些能连接至发动机的构件或子系统。所述端口包括:(1)动力端口108',其供应通常在涡轮增压器压气机的上游从发动机进气清洁器或进气系统23(图1)所获取的清洁的空气;(2)抽吸端口110',其可经由止回阀30a连接至需要真空的装置,比如电动气动致动器13;(3)排出端口112',其连接至通常在发动机的节流阀的下游的发动机进气歧管22;以及,可选择地,(4)旁通端口114'。旁通端口114'可连接至电动气动致动器13并且,可选择地,可在其间的流体流动路径中包括止回阀30b。如图1和2中所示,下部壳体部分206包括下部阀座224、226。孔限定于每个下部阀座224、226中,以容许与空气通道244的空气流动连通。阀座224、226以及限定止回阀30a和30b的构件的剩余部分的细节为如共同待决的美国申请14/509,612所公开的,所述美国申请被通过引用全文并入上文中。
再一次参考图2,上部壳体部分204被构造成用于与下部壳体部分206匹配或配合以形成止回阀30a、30b(若两者都存在)。上部壳体部分204限定延伸其长度的通道246并且限定多个端口,所述多个端口中的某些能连接至发动机的构件或子系统。所述端口包括:(1)第一端口248,所述第一端口248可盖有盖274或者可连接至发动机的构件或子系统;(2)第二端口250,所述第二端口250与下部壳体部分206中的抽吸端口110'流体连通,并且在其间设置有止回阀30a的密封构件236;(3)第三端口252,所述第三端口252与下部壳体部分206中的旁通端口114'流体连通,并且在其间设置有止回阀30b的密封构件237;以及(4)第四端口254,其可充当将抽吸器-止回阀组件连接至需要真空的装置(比如真空罐16和/或电动气动致动器13)的入口。上部壳体部分204包括上部阀座225、227。上部阀座225、227以及限定止回阀30a和30b的构件的剩余部分的细节为如共同待决的美国申请14/509,612中所公开的,所述美国申请被通过引用全文并入上文中。
第一和第二抽吸器14a、14b能够使用文丘里效应产生真空。在下部壳体部分206中,通道244包括第一锥形部分282,其具有中心纵向轴线W(标记于图2中),并联接至第二锥形部分283。第一锥形部分282从动力端口108'处的较大的入口端向文丘里开口232处的较小的出口端284连续地成锥形,并且第二锥形部分283从文丘里开口232处的入口端286向较大的出口端289连续地逐渐地成锥形。每个入口和出口可具有圆形、椭圆形、矩形或其它多边形形状,并且从其延伸的逐渐地连续地成锥形的内部轮廓可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。动力端口108'处的入口以及出口284的相应的尺寸决定流体(通常,空气)在它行进通过抽吸器14a、14b时获得多大的速度。用于出口端284和入口端286的一些示例性构造示出于于2014年6月3日提交的共同待决的美国申请14/294,727的图4-6中,所述美国申请被通过引用全文并入本文中。
文丘里开口232与抽吸端口110'处于流体连通,并且第二锥形部分283在此接合点处开始并且远离第一锥形部分282延伸。第二锥形部分283也与抽吸端口110'处于流体连通。第二锥形部分283接着与接近第二锥形部分283的出口端289的旁通端口114'形成接合并且与旁通端口114'处于流体连通。第一和第二锥形部分282、283通常共用中心纵向轴线W。
再一次参考图1,再循环阀组件12可包括与第一抽吸器14a、第二抽吸器14b以及致动器13流体连通的真空罐16(储存器或真空储存器)。真空罐16可存储由第一和第二抽吸器14a、14b所产生的真空,用于通过发动机计算机(未示出)选择性启动致动器13。再循环阀组件12还可包括控制阀19,所述控制阀19可为,但不限于,于2014年1月14日提交的共同待决的美国申请14/154,268以及于2014年5月15日提交的共同待决的美国申请14/277,815中所公开的构造中的一种或多种,所述两个美国申请被通过引用全文并入本文中。真空罐16优选地连接至控制阀19的控制端口,所述控制端口与影响控制阀19的阀部分的打开和关闭的内部腔室处于流体连通。控制阀19的其它控制端口可连接至系统10的其它部分,以对需要真空的其它装置(未示出)提供另外的气动控制。
对于图1-4,在运行中,抽吸器14a、14b产生真空,电动气动致动器13使用所述真空来使门75在图2的第一打开位置、图3的关闭位置、以及图4的第二打开位置之间运动。当发动机歧管压力低于进气系统23中的大气空气压力时,止回阀30a打开并且容许通过第一抽吸器14a沿第一方向(非再循环方向)通过再循环路径11所进行的空气/流体流动以产生真空,所述真空可被存储于真空罐16中或者所述真空可直接地启动电动气动致动器13。当涡轮增压器压气机运行以为发动机产生升压时,门75运动至第二打开位置,止回阀30a关闭,并且止回阀30b打开以提供通过第二抽吸器14b沿第二方向所进行的空气流动(空气从涡轮增压器压气机的再循环),这再一次产生真空。第二抽吸器14b还可被称作喷射器,其在动力空气压力大于大气压力时产生真空。所产生的真空被用来使门75运动至图3中所示的关闭位置。当门75被放置至第二打开位置(图4)中时,涡轮增压器压气机的出口与入口处于流体连通并且空气沿该方向流动,从而限制进入歧管的升压压力。若门运动至图3的关闭位置,则由涡轮增压器压气机所产生的空气流流入歧管(亦即,发动机)中。
另外地,由于所述系统包括控制阀19,当发动机计算机要求将所述阀关闭时,控制阀被打开以从真空罐提供真空来使门75运动至关闭位置中。
图5-6示出用于在发动机系统10中(例如,在车辆发动机中)使用的抽吸器100的一个实施例。参考图5,发动机系统10可包括:具有入口26和出口28的涡轮增压器压气机20、进气歧管22以及进气系统23。发动机系统10还可具有与涡轮增压器压气机20的入口26和出口28流体连通的再循环路径11。抽吸器100可设置于再循环路径11中。在一个实施例中,可选择的止回阀30可设置于再循环路径11中。可选择的止回阀30可设置于抽吸器组件100的任一侧上。
现在参考图6,抽吸器100包括:限定通道104的主体106,所述主体106具有能连接至发动机的三个或多个端口;以及门组件170,所述门组件170对通过通道104的流动提供双向控制。如图6中所示,端口包括:(1)动力端口108,其供应在发动机的节流阀的上游从发动机进气清洁器所获取的清洁的空气;(2)抽吸端口110,其可经由可选择的止回阀111连接至需要真空的装置102;(3)排出端口112,其连接至发动机的节流阀下游的发动机进气歧管;以及,可选择地,(4)旁通端口114。在一个实施例中,所述需要真空的装置102为车辆制动升压装置。旁通端口114可连接至需要真空的装置102并且,可选择地,可在其间的流体流动路径122中包括止回阀120。
抽吸器100的通道104具有标记于图6中的中心纵向轴线B。通道104包括在主体106的动力段116中的第一锥形部分128,该第一锥形部分128联接至主体106的排出段146中的第二锥形部分129。此处,第一锥形部分128和第二锥形部分129端对端(动力段116的出口端132对排出段的入口端134)地与设置于其间的门组件170对准,以控制动力段116和排出段146之间的流体连通。入口端130、134(或者出口端132、131)可具有圆形、椭圆形、矩形、或者其它多边形形状并且从其延伸的逐渐地连续地成锥形的内部轮廓可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。
如图6中所看到的,门组件170包括限定门通道202的门壳体171、以及能在门通道202内平移的门175。门壳体171可具有纵向轴线C。门175连接至致动器13,所述致动器13运行以控制门175在门通道202内的平移。门175(其在本文中可被称作弹簧门)包括第一门构件172、第二门构件174(共同被称作门175)以及容置于其间的偏置构件。在图6中,所述偏置构件被显示为环形弹性带176。环形弹性带176可被描述成被夹在第一和第二门构件172、174之间。每个门构件172、174分别包括轨道178、179,作为面对另一门构件的表面(在本文中被称作内表面180、181)的一部分。每个轨道178、179将环形弹性带176的一部分容置于其中(安置于其中)。环形弹性带176为这样的偏置构件,该偏置构件将第一和第二门构件172、174远离彼此偏置并因此将它们的相应的外表面182、183抵靠由门壳体171所限定的门通道202的相对的壁204、206偏置。环形弹性带176的偏置力可为环形弹性带176在第一和第二门构件172、174之间的压缩的结果。
如图7中所标记的,环形弹性带176为大致卵形形状并且因此包括限定开放空间的内周边220、外周边222、以及相对的第一和第二侧224、226。环形弹性带176容置于第一和第二门构件172、174的轨道178、179中,其中第一侧224容置于一个轨道178中并且第二侧226容置于另一个轨道179中。当环形带176被安置于轨道178、179中时,第一和第二门构件172、174彼此之间相隔距离D,以限定间隙。所述间隙使得流体能够流动到环形弹性带176(其为可径向膨胀的)上,以使环形弹性带176径向地向外膨胀以在门175处于打开位置(例如图7中所示的第一位置和图8中所示的第二位置)中时在流体流动通过门175时在环形弹性带176的外周边222与第一和第二门构件172、174中的轨道178、179的一部分之间形成密封。该密封接合减小或防止流体泄漏至致动器210中,这使得门175更加防漏。轨道178、179还被设置成距离第一和第二门构件172、174的外周边一定距离插入环形弹性带176。该构造在第一和第二门构件172、174之间围绕环形弹性带176的外周边222限定通道254,用于在门通道202内围绕弹簧门228所进行的流体流动。
环形弹性带176还产生对制造公差、特别地对门通道202的尺寸的敏感性降低的门。门通道202通常被形成为具有比门175的未加载宽度小的宽度。因此,当门175被插入至门通道202(或凹穴)中时,环形弹性带176被压缩于第一和第二门构件172、174之间。环形弹性带在第一和第二门构件172、174被插入(楔入)至凹穴202中时对第一和第二门构件172、174的偏置作用将每个相应的门构件偏置成与凹穴的壁密封接合,以减小或防止泄漏。
如图6-8中所示,第一门构件172包括通过其中的上部孔184以及下部孔186。上部和下部孔184、186被定向成水平地穿过第一门构件172并且均具有平行于通道104的纵向轴线B的中心纵向轴线。上部孔184具有在第一门构件172的外表面182中的出口190以及在内表面180中的入口191。出口190大于入口191并且它们都可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状,其中所述孔在出口190和入口191之间延伸时逐渐地连续地成锥形,所述孔可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。下部孔186具有在内表面180中的出口192以及在第一门构件172的外表面182中的入口193。此处,出口192小于入口193并且它们都可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状,并且在出口192和入口193之间的逐渐地连续地成锥形的孔可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。
第二门构件174包括通过其中的上部孔185和下部孔187。当相对于上面印刷有附图的纸定向时,上部和下部孔185和187被定向成从左向右(或者反之亦然)穿过第二门构件174,并且均具有平行于通道104的纵向轴线B的中心纵向轴线。上部孔185具有在第二门构件174的内表面181中的出口194以及在外表面183中的入口195。出口194小于入口195。出口194和入口195可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状,并且在出口194和入口195之间延伸的逐渐地连续地成锥形的孔可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。下部孔187具有在第二门构件174的外表面183中的出口196以及在内表面181中的入口197。此处,出口196大于入口197并且它们都可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状,并且在出口196和入口197之间延伸的逐渐地连续地成锥形的孔可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。
参考图6-8,在运行中,门组件170为可操作的,以大致垂直于通道104平移。通过致动器210实现门175的平移,所述致动器210通过第一连接构件213和/或第二连接构件214连接至第一和第二门构件172、174。致动器210可为能够使门175在各个位置之间运动以容许通道104内的流动或者堵塞通道104中的流动的任何装置。在一个实施例中,致动器210可为如共同待决的美国申请14/277,815(其被通过引用并入上文中)中所公开的气动致动器、如共同待决的美国申请14/473,151(其被通过引用并入上文中)中所公开的螺线管致动器、或者如公布的美国申请2012/0256111(其被通过引用全文并入本文中)中所公开的旋转到线性致动器。如图6-8中所示,门175具有至少三个位置:(1)图6中所示的堵塞流动位置,其中第一门构件172和第二门构件174两者分别使实心表面偏置在通道104的入口132和出口134上;(2)图7中所示的动力-排出流动位置,其中使第一和第二门构件172、174中的第二孔186、187彼此对准并且与通道104对准,以容许通过穿过门175而从动力端口108向排出端口112所进行的流动;以及(3)图8中所示的排出-动力流动位置,其中使第一和第二门构件172、174中的第一孔184、185彼此对准并且与通道104对准,以容许通过穿过门175而从排出端口112向动力端口108所进行的流动。
在运行中,抽吸器100在流体流动通过门175的第一孔184、185或者第二孔186、187时形成文丘里效应。参考图7,通过第二孔186、187的流动意味着从动力端口108朝向排出端口112的流动。在图7中,相对于附图的取向,第一孔184、185被显示为是上部孔并且第二孔186、187被显示为是下部孔。这么做是为了方便起见并且并不用来限制本发明的范围。此处,第一锥形部分128从动力端口108处的较大的入口端130向第一门构件172中的第二孔186的出口192连续地成锥形,出口192小于入口端130。沿通道104的动力段116和第二孔186的轮廓的该种改变致使流体流在穿过其中时增加速度。入口端130和出口192可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状并且在入口端130和出口192之间延伸的逐渐地连续地成锥形的内部轮廓可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。入口端130和出口192的相应的轮廓决定动力空气在它行进通过抽吸器100时获得多大的速度。
在出口192处,流体流通入第一和第二门构件172、174之间的、具有距离D的间隙并且接着通入第二门构件174的第二孔187的入口197,入口197比出口192大。由于穿过门175的第二孔186、187在第一和第二门构件172、174之间的间隙处在第一和第二门构件172、174的内表面180、181中轮廓变化,因此所述间隙构成文丘里开口233,所述文丘里开口233在流体从动力端口108朝向排出端口112流动通过第二孔时在文丘里开口233周围形成抽吸作用。从入口197,第二锥形部分129(包括第二门构件174的第二孔187)的内部轮廓朝向更大的排出出口112逐渐地连续地成锥形。入口197和排出出口112可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状,并且在入口197和排出出口112之间延伸的逐渐地连续地成锥形的内部轮廓可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。第一锥形部分128、第二锥形部分129以及第二孔186、187共同地构成文丘里管。在文丘里开口233处所产生的抽吸作用被连通至门通道202,所述门通道202可通过第一门构件172中的通风口212与抽吸端口110处于流体连通,以从抽吸端口110将另外的流体抽吸至第二门构件174的第二孔187中。尽管通风口212被显示为处于第一门构件172中,但是它可相反地设置于第二门构件174中。
现在参考图8,通过第一孔184、185的流动意味着从排出端口112朝向动力端口108所进行的流动。此处,锥形部分129从较大的端131向第二门构件174中的第一孔185的出口194连续地成锥形,出口194小于较大的端131。沿锥形部分129和第一孔185的轮廓的该种改变致使流体流在穿过其中时增加速度。较大的端131和出口194可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状,并且在较大的端131和出口194之间延伸的逐渐地连续地成锥形的内部轮廓可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。较大的端131和出口194的相应的轮廓决定动力空气在它行进通过抽吸器100时获得多大的速度。
在出口194处,流体流通到第一和第二门构件172、174之间的、具有距离D的间隙并且接着通到第一门构件172中的第一孔184的入口191,入口191比出口194大。由于穿过门175的第一孔在第一和第二门构件172、174之间的间隙处在第一和第二门构件172、174的内表面180、181中轮廓变化,因此所述间隙构成文丘里开口231,所述文丘里开口231在流体从排出端口112朝向动力端口108流动通过第一孔时在文丘里开口231周围形成抽吸作用。从入口191,第一锥形部分128(包括第一门构件172的第一孔184)的内部轮廓朝向动力端口开口130处的更大的轮廓逐渐地连续地成锥形。入口191和动力端口开口130可具有圆形、椭圆形、矩形、或其它多边形形状,并且在入口191和动力端口开口130之间延伸的逐渐地连续地成锥形的轮廓可限定,但不限于,双曲面体或圆锥体。第二锥形部分129、第一锥形部分128、以及第一孔184、185共同地构成文丘里管。在文丘里开口231处所产生的抽吸作用被连通至门通道202,所述门通道202可通过第一门构件172中的通风口212与抽吸端口110处于流体连通,以从抽吸端口110将另外的流体抽吸至第一门构件172的第一孔184中。尽管通风口212被显示为处于第一门构件172中,但是它可相反地设置于第二门构件174中。
抽吸器100的可选择的旁通端口114可与如上所述的排出段146相交,以与第二锥形段129处于流体连通。如图6中所示,旁通端口114可邻近出口端131、但是在出口端131的下游与第二锥形段129相交。主体106此后(亦即,在旁通端口的该相交点的下游)可以以圆柱形的均匀的内部轮廓继续直至它终止于排出端口112处或者可以为锥形孔,所述锥形孔具有从第二锥形段129的出口端131向端口112逐渐地连续地成锥形的内表面。在主体106的该段中的锥形孔可改进旁通端口114的性能。相应的端口108、110、112以及114中的每一个可在其外表面上包括连接器特征,用于将抽吸器100连接至软管或发动机中的其它特征。在图6的实施例中,门通道202具有大致垂直于主体的中心纵向轴线B的中心纵向轴线C,并且可选择的旁通端口114可同样地具有大致垂直于主体的中心纵向轴线B的中心纵向轴线A。
尽管相对于某些实施例示出并描述了本发明,但是显而易见的是,在阅读并理解本说明书时,本发明所属领域的技术人员将想到很多修改,并且本发明包括所有此类修改。

Claims (22)

1.一种涡轮增压器压气机再循环系统,包括:
具有入口和出口的涡轮增压器压气机;
再循环路径,所述再循环路径将来自所述涡轮增压器压气机的出口的流体流动连接至进入所述涡轮增压器压气机的入口中的流体流动;以及
控制通过所述再循环路径的流体流动的再循环阀组件,所述再循环阀组件包括电动气动致动器,所述电动气动致动器操作联接至抽吸器组件的阀,所述抽吸器组件在流体从入口向出口流动穿过再循环路径时以及在流体从出口向入口流动穿过再循环路径时产生真空,其中由所述抽吸器组件所产生的真空与需要真空的装置处于流体连通。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,从出口向入口穿过再循环路径的流体流动在涡轮增压器压气机产生升压时发生。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,在升压期间所产生的真空启动所述电动气动致动器,以使联接至所述抽吸器组件的所述阀运动至关闭位置。
4.根据权利要求1所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,所述需要真空的装置为电动气动致动器。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器压气机再循环系统,进一步包括:
与所述抽吸器组件和电动气动致动器流体连通的储存器,其中所述储存器存储真空,用于选择性启动所述电动气动致动器;以及
设置于所述储存器和电动气动致动器之间的控制阀,其中所述控制阀能由发动机计算机按需要启动,以将真空施加至电动气动致动器来操作联接至所述抽吸器组件的所述阀。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,所述电动气动致动器由小于1安培的电流启动。
7.根据权利要求1所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,所述再循环路径进一步包括具有第一抽吸器的第一可选择的部分以及具有第二抽吸器的第二可选择的部分,其中所述第一抽吸器为从出口向入口的流体流动产生真空并且所述第二抽吸器为从入口向出口的流体流动产生真空,并且联接至所述抽吸器组件的所述阀为可操作的以按选择使流体流动选择通过第一可选择的部分或第二可选择的部分。
8.根据权利要求7所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,联接至所述抽吸器组件的所述阀为三通阀,所述三通阀具有:第一打开位置,以引导流体流动通过所述第一可选择的部分;第二打开位置,以引导流体流动通过所述第二可选择的部分;以及关闭位置。
9.根据权利要求7所述的涡轮增压器压气机再循环系统,进一步包括:
在所述再循环路径的第一可选择的部分中的第一止回阀,以在联接至所述抽吸器组件的所述阀引导流动通过所述第二可选择的部分时防止流体流动进入所述第一可选择的部分中;以及
在所述再循环路径的第二可选择的部分中的第二止回阀,以在联接至所述抽吸器组件的所述阀引导流动通过所述第一可选择的部分时防止流体流动通过所述第二可选择的部分。
10.根据权利要求1所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,联接至所述抽吸器组件的所述阀被集成至所述抽吸器组件中并且能在至少第一位置和第二位置之间平移,但是沿穿过所述抽吸器组件的流动的相反两方向,联接至所述抽吸器组件的所述阀在所述第一位置和所述第二位置提供文丘里效应。
11.根据权利要求10所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,联接至所述抽吸器组件的所述阀包括:
具有第一孔和第二孔的门,其中所述第一孔具有在流体从入口流动至出口时产生真空的文丘里开口,所述第二孔具有在流体从出口流动至入口时产生真空的文丘里开口;以及
其中,所述电动气动致动器运行,以使所述门运动以按选择使所述第一孔或第二孔与所述再循环路径对准来限定联接至所述抽吸器组件的所述阀的第一位置和第二位置。
12.根据权利要求11所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,所述门的第一孔和第二孔成锥形,以成为抽吸器组件的文丘里管的部分。
13.一种涡轮增压器压气机再循环系统,包括:
具有入口和出口的涡轮增压器压气机;
再循环路径,所述再循环路径将来自所述涡轮增压器压气机的出口的流体流动连接至进入所述涡轮增压器压气机的入口中的流体流动;
控制通过所述再循环路径的流体流动的再循环阀组件,所述再循环阀组件包括:
壳体,所述壳体限定通过其中的流体通道,所述流体通道包括:
从较大的内部开口向较小的内部开口逐渐地成锥形的第一锥形部分;
从较大的内部开口向较小的内部开口逐渐地成锥形的第二锥形部分;
其中,所述第一锥形部分和第二锥形部分朝向彼此聚合,其中它们的较小的内部开口面对彼此;
门,所述门设置于所述壳体的第一锥形部分和第二锥形部分之间并与所述壳体的第一锥形部分和第二锥形部分流体连通,所述门具有通过其中的第一孔以及通过其中的第二孔,所述第一孔包括在所述第一孔的一部分内的、在流体流动通过所述第一孔时形成真空的文丘里开口,所述第二孔包括在所述第二孔的一部分内的、在流体流动通过所述第二孔时形成真空的文丘里开口;以及
联接至所述门的电动气动致动器,所述电动气动致动器为可操作的以使所述门运动来使所述第一孔或第二孔按选择与所述第一锥形部分和第二锥形部分的较小的内部开口对准,其中由抽吸器组件所产生的真空与需要真空的装置处于流体连通。
14.根据权利要求13所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,所述第一孔中的文丘里开口在流体从流体通道的第一锥形部分流动至第二锥形部分时形成真空,并且所述第二孔中的文丘里开口在流体从流体通道的第二锥形部分流动至第一锥形部分时形成真空。
15.根据权利要求14所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,在涡轮增压器压气机产生升压时流体从出口向入口流动穿过再循环路径,并且在升压期间所产生的真空启动所述电动气动致动器以使联接至所述抽吸器组件的所述阀运动至关闭位置。
16.根据权利要求13所述的涡轮增压器压气机再循环系统,其特征在于,所述电动气动致动器由小于1安培的电流启动。
17.一种用于形成真空的阀组件,所述阀组件包括:
具有第一抽吸器的第一流动路径,所述第一抽吸器为穿过所述第一流动路径的流体流动形成真空;
具有第二抽吸器的第二流动路径,所述第二抽吸器为穿过所述第二流动路径的流体流动形成真空;
与涡轮增压器压气机的入口、第一流动路径以及第二流动路径流体连通的阀;以及
致动器,所述致动器联接至所述阀并且为可操作的以启动所述阀来按选择使所述第一流动路径或第二流动路径与所述入口流体连通,
其中,由所述阀组件所产生的真空与需要真空的装置流体连通。
18.根据权利要求17所述的阀组件,其特征在于,所述第一抽吸器为沿相对于所述阀的第一方向穿过所述第一流动路径的流体流动形成真空,并且所述第二抽吸器为沿与所述第一方向相反的第二方向穿过所述第二流动路径的流体流动形成真空。
19.根据权利要求17所述的阀组件,进一步包括:
第一止回阀,所述第一止回阀设置于所述第一流动路径中,以在与涡轮增压器压气机的入口、第一流动路径以及第二流动路径流体连通的所述阀被设置成用于使流体流动穿过所述第二流动路径时、防止流体流动通过所述第一流动路径;以及
第二止回阀,所述第二止回阀设置于所述第二流动路径中,以在与涡轮增压器压气机的入口、第一流动路径以及第二流动路径流体连通的所述阀被设置成用于使流体流动穿过所述第一流动路径时、防止流体流动通过所述第二流动路径。
20.根据权利要求17所述的阀组件,其特征在于,所述阀进一步包括:
壳体,所述壳体具有第一入口、第二入口、与所述第一流动路径流体连通的第一出口、与所述第二流动路径流体连通的第二出口,以及门通道;以及
能在所述门通道内平移的门,所述门具有通过其中的孔;以及
其中,所述致动器联接至所述门,以使所述门在第一位置和第二位置之间平移,在所述第一位置中所述孔将所述第一入口流体地连接至所述第一出口,在所述第二位置中所述孔将所述第二入口流体地连接至所述第二出口。
21.根据权利要求20所述的阀组件,其特征在于,所述致动器将所述门启动至第三位置,在所述第三位置中所述孔并不与所述第一流动路径或第二流动路径中的任一者对准。
22.根据权利要求17所述的阀组件,其特征在于,所述需要真空的装置为致动器。
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