CN105626166B - 涡轮机废气门塞 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涡轮机废气门塞。一种组件可包括：涡轮机壳体，该涡轮机壳体限定孔、废气门开口、到废气门开口一侧的废气门通道和到废气门开口另一侧的腔室，且包括围绕废气门开口布置的废气门座；可转动的废气门轴，其被配置为由孔接收；废气门臂，其从废气门轴延伸；和废气门塞，其从废气门臂延伸，其中废气门塞包括密封表面，其包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径的曲率半径。

Description

涡轮机废气门塞
技术领域
本文公开的主题总的涉及用于内燃发动机的涡轮机，具体地，涉及涡轮废气门。
背景技术
涡轮废气门通常是一种可被控制用于选择性地允许至少一些排气由旁路绕过涡轮机的阀门。在排气涡轮机驱动压缩机用于增加进入内燃机的进气压力 (例如，如在涡轮增压器中)的情况中，废气门提供了一种控制增压压力的装置。
附图说明
当结合附图中所示的例子时，通过参考下列详细描述，可更加完整的理解本文描述的各种方法、设备、组件、系统、布置等等，在附图中：
图1是涡轮增压器和内燃机连同控制器的图；
图2A和2B是包括了废气门的组件的示例沿着线A-A的透视图和横截面视图；
图3是包括了废气门的组件的示例的系列视图；
图4是V形废气门塞和圆形废气门塞的试验数据的绘图示例；
图5是废气门塞的一个示例的透视图；
图6A到6E是图5的废气门塞的多个不同视图；
图7A和7B是废气门塞的一个示例的平面视图和侧视图；
图8A，8B和8C是臂和轴单元的一个示例沿线A-A的透视图、平面视图和横截面视图；
图9A和9B是臂和轴单元的一个示例的透视图和平面视图；
图10A、10B和10C是一个部件的一个示例的透视图，平面视图和剖视图；
图11A和11B是组件的一个示例沿线A-A的平面视图和剖视图；
图12是废气门塞的示例、废气门开口(例如限定废气门开口的壁)的示例和/或废气门座的示例的示例绘图和尺寸的系列；
图13A和13B是组件的一个示例在关闭定向和在打开定向的剖视图；
图14A和14B是组件的一个示例在关闭定向和在打开定向的剖视图；
图15A和15B是组件的一个示例在关闭定向和在打开定向的剖视图；
图16A和16B是组件的一个示例的平面视图和该组件的剖视图；
图17是图3中涡轮机壳体的透视图；以及
图18是图3中涡轮机壳体的剖视图。
具体实施方式
涡轮增压器被频繁地用于增加内燃机的输出。参照图1，作为一个示例，系统100可包括内燃机110和涡轮增压器120。如图1所示，系统100可以是交通工具101的一部分，其中系统100被布置在发动机舱中且连接到引导排气进入排气出口109的排气导管103上，例如，排气出口位于客舱105的后部。在图1的示例中，处理单元107可被提供用于处理排气(例如，通过分子的催化转化等减少排放)。
如图1所示，内燃机110包括发动机缸体118，其容纳操作性地驱动轴112 (例如，通过活塞)的一个或多个燃烧室，也容纳提供用于进入发动机缸体118 的空气的流动通道的进气道114和用于提供从发动机缸体118排出的排气的流动通道的排气道116。
涡轮增压器120可起作用以从排气中提取能量且提供能量到进气，进气可与燃料混合以形成燃烧气体。如图1所示，涡轮增压器120包括进气口134，轴 122，用于压缩机叶轮125的压缩机壳体组件124，用于涡轮机叶轮127的涡轮机壳体组件126，另一个壳体组件128和排气出口136。壳体128可被称为中心壳体组件，因为其被布置在压缩机壳体组件124和涡轮机壳体组件126之间。轴122可以是包括多种部件的轴组件。轴122被放置在壳体组件128中(例如，在由一个或更多孔壁限定的孔中)的轴承系统(例如，滑动轴承，滚动体轴承等)可旋转地支承，使得涡轮机叶轮127的旋转造成压缩机叶轮125的旋转(例如，通过轴122旋转地联接)。作为中心壳体旋转组件(CHRA)的示例可包括压缩机叶轮125，涡轮机叶轮127，轴122，壳体组件128和多种其它部件(例如，布置在压缩机叶轮125和壳体组件128之间的一个轴向位置处的压缩机侧板)。
图1的示例中，可变几何组件129被示出，部分地布置在壳体组件128和壳体组件126之间。该可变几何组件可包括叶片或其它部件以改变通向涡轮机壳体组件126中的涡轮机叶轮空间的通道的几何形状。作为示例，可变几何压缩机组件可被提供。
在图1的示例中，废气门阀(或简称废气门)135安置在离涡轮机壳体组件126的排气进口最近的地方。废气门阀135可被控制允许来自排气道116的至少一些排气旁通绕过涡轮机叶轮127。各种废气门、废气门部件等可被应用于常规的固定喷嘴涡轮机、固定的叶片喷嘴涡轮机、可变喷嘴涡轮机和双卷涡轮增压器，等。
在图1的示例中，排气再循环(EGR)导管115也被示出，其可被提供，任选地具有一个或更多阀117，例如，以允许排气流到压缩机叶轮125上游的位置。
图1也显示了用于排气流动到排气涡轮机壳体组件152的示例性布置150 和用于排气流动到排气涡轮机壳体组件172的另一个示例性布置170。在布置 150中，气缸盖154包括在其中的通道156以引导来自气缸的排气到涡轮机壳体组件152中，而在布置170中，歧管176提供用于安装涡轮机壳体组件172，例如，不具有任何单独的、中等长度的排气管路。在示例布置150和170中，涡轮机壳体组件152和172可被配置为与废气门、可变几何组件等一起使用。
在图1中，控制器190的一个示例被示出为包括一个或更多的处理器192，存储器194和一个或更多的接口196。这样的控制器可包括电路，例如发动机控制单元(ECU)的电路。如描述于此，多种方法或技术可任选地连同控制器被实现，例如，通过控制逻辑。控制逻辑可取决于一个或更多的发动机运行状态 (例如，涡轮转速，发动机转速，温度，负载，润滑剂，冷却，等)。例如，传感器可通过一个或更多的接口196传输信息到控制器190。控制逻辑依赖这些信息且，反过来，控制器190可输出控制信号以控制发动机运行。控制器190可被配置为控制润滑油流动，温度，可变几何组件(例如可变几何压缩机或涡轮机)，废气门(例如，通过执行机构)，电动马达，或与发动机相关的一个或更多的其它部件，一个涡轮增压器(或多个涡轮增压器)等。作为一个示例，涡轮增压器120可包括一个或更多执行机构和/或一个或更多的传感器198，例如它们可以联接到控制器190的一个接口或多个接口196上。作为一个示例，废气门135可通过控制器被控制，该控制器包括响应于电信号、压力信号等的执行机构。作为一个示例，用于废气门的执行机构可以是机械执行机构，例如，其可不需要电力而操作(例如，认为机械执行机构被配置为响应于通过导管提供的压力信号)。
图2A和2B显示了组件200的示例，其包括涡轮机壳体210，该涡轮机壳体210包括法兰211，孔212，进口导管213，涡轮机叶轮开口214，螺旋壁215，排气出口开口216，轮盖壁220，喷嘴221，部分地由螺旋壁215形成的蜗壳222，延伸到废气门座226的废气门壁223，和排气腔室230。图2A和2B的示例中，涡轮机壳体210可以是单件或多件的壳体。作为一个示例，涡轮机壳体210可以是铸造部件(例如，通过砂型铸造或其他铸造过程形成)。涡轮机壳体210包括多种壁，其可限定特征，例如孔212、涡轮机叶轮开口214、排气出口开口216、腔室230等。具体地，废气门壁223限定了与进口导管213流体连通的废气门通道，其中废气门控制连杆240和废气门臂及塞250被配置用于打开和关闭废气门通道(例如用于排出排气)。
在图2A和2B的示例中，废气门控制连杆240包括被配置由涡轮机壳体 210的孔212接纳的套管242、控制臂244和栓钉246，且废气门臂及塞250包括轴252、轴端253、臂254和塞256。如所示的，套管242被布置在孔212和轴252之间，例如，以支承轴252的旋转，以将腔室230从外部空间密封等。孔212，套管242和轴252各自可通过一个直径或多个直径以及一个或多个长度被限定。例如，轴252包括一个直径Ds，孔212包括一个直径DB而套管242 包括一个内径Dbi和一个外径Dbo。在图2A和2B的示例中，当不同部件被装配时，这些直径可以是如下的：DB＞Dbo＞Dbi＞Ds。关于长度，轴252的长度超过套管242的长度，套管242的长度超过孔212的长度。这些长度可关于轴的轴线 zs，套管轴线zb和孔轴线zB而限定。如图所示，套管242被轴向地布置在轴252 的肩台和控制连杆240的控制臂244之间。
在图2A和2B的示例中，间隙Δz1被示出在套管242的表面和控制臂244 的表面之间，其允许轴252的轴向移动，例如，用于方便塞256关于废气门座 226的自定中心。另一个间隙Δz2被示出在套管242的端表面和壳体210的表面之间。如图2B所示，套管242的相反端面与轴252的表面(例如，轴252的肩台表面的环形面)接触。
作为一个示例，组件200可通过法兰211装配到排气导管或其他内燃机部件(见，例如图1的例子)，从而排气通过进口导管213被接收，引导进入蜗壳 222。从蜗壳222出来，排气通过喷嘴221被引导到通过开口214布置在涡轮机壳体210中的涡轮机叶轮以在由轮盖壁220部分限定的涡轮机叶轮空间中流动和膨胀。然后排气可通过流到腔室230且之后通过排气出口开口216流出涡轮机壳体210而排出涡轮机叶轮空间。
至于废气门作用，当控制连杆240的促动时(例如，通过联接到栓钉246 的执行器)，废气门臂及塞250可被转动以致被接收的排气的至少一部分可流入由废气门壁223限定的废气门通道中，经过废气门座226而进入腔室230中，而不是通过喷嘴221进入涡轮机叶轮空间。排气的废气门作用部分然后可通过排气出口开口216排出涡轮机壳体210(例如，并且通到交通工具的排气系统，被部分地再循环，等)。
作为一个示例，控制连杆240可施加用作将塞256沿朝向废气门座226的方向推动的力。例如，执行器可包括施加力的偏置机构(例如，弹簧，等)，该力可至少部分地被可控的克服，用于转动塞256离开废气门座226(例如，用于废气门作用)。作为一个示例，执行器可安装到涡轮增压器上(例如，安装到压缩机组件，等)。作为一个示例，执行器可以是线性执行器，例如，其包括沿着轴线移动的杆。根据塞、轴、控制连杆和该杆的定向，以保持塞处于关闭位置，杆可施加向下的力(例如，在图2A和2B示例中远离控制连杆)，或杆可施加向上的力(例如，朝向控制连杆)。例如，在控制连杆240的控制臂244(例如，和栓钉246)被定位在相对于轴252的与塞256相同的侧的情形，施加在控制臂 244上的向下的力(例如，通过栓钉246)可作用以保持塞256处于相对于废气门座226的关闭位置；反之，例如，在大致180度的跨度存在于塞和控制臂之间的情形，施加到控制臂上的向上的力可作用以保持塞处于相对于废气门座的关闭位置。
作为一个示例，执行器的杆可被偏压以便施加力在控制连杆上，这造成控制连杆施加力在塞上(见，例如，塞256)，使得塞坐落到废气门座上(见，例如，废气门座226)。在这样一个示例中，执行器可至少部分地克服使杆偏压的力，使得轴转动塞从废气门座上离开。例如，在图2A和2B中，为了开始废气门作用，整个塞256绕轴252的轴线转动并从废气门座226移动远离(例如，塞256的任何部分都没有移动进入由废气门座226限定的废气门开口中)。作为一个示例，塞256的移动远离可被由排气压力所促进。例如，在关闭位置，塞 256受到压力差，其中在塞256下方的压力较高且在塞256的上方的压力较低。在这样一个示例中，塞256下方的压力作用在与由控制连杆240应用在塞256 上的关闭力相反的方向上(例如，压力差作用以将塞256朝向打开位置偏压)。因此，应用到塞256上的关闭力应克服来自塞256下方的压力。进一步地，在轴252可包括某一游隙(例如见Δz，等)的情形，应用在塞256上的关闭力可使塞256关于废气门座226自定心(例如，以促进密封，以避免排气泄漏，等)。
在图2A和2B的示例中，孔212、套管242和轴252的轴线被显示为成为一线(例如，限定一个共同的轴线)，然而，在装配、操作等期间，某些偏心可能发生。例如，随着时间推移，不同部件之间的间隙(例如，塞，臂，轴，孔，套管，等)可变化。造成这些变化的力包括空气动力激励，高温，温度周期变化(例如温度＜-20℃到＞1000℃)，化学侵蚀，摩擦，材料的损耗，等。由于至少前述的原因，保持废气门开口在排气涡轮机组件的整个使用期限中有效的密封是困难的。至于温度，高温下的问题通常包括磨损和功能失效以及因此泄漏、可控制性的缺失或泄漏和不可控的组合。
图3显示了包括不同于图2A和2B中的组件200的废气门臂及塞250的废气门臂及塞350的组件300的示例，且其中壳体310不同于图2A和2B中的壳体210。具体地，废气门臂及塞350包括塞500，塞500包括非圆形密封表面，壳体310包括具有非圆形的开口325以适应塞500，其中非圆形废气门座毗邻开口325。
在图3的示例中，组件300包括壳体310，其包括法兰311、进口导管313，和涡轮机叶轮空间开口320，该涡轮机叶轮空间开口与至少部分由壳体310限定的腔室330流体连通。在图3的示例中，涡轮机叶轮302被布置为至少部分的位于涡轮机叶轮空间中，涡轮机叶轮空间被至少部分的由壳体310限定。
如所示，臂及塞的子组件350中的塞500可操作性的联接到臂354，该臂 354延伸到轴352，轴352延伸通过由壳体310限定的孔(参见，例如，图2A 和2B中的孔212)，其中，靠近轴352的一端353，轴352可操作性的联接到控制臂344。作为一个示例，控制臂344可操作性的联接到执行器，例如，通过连杆。在这样的示例中，执行器可应用从控制臂344传递的力到臂354上且到塞 500上。
在图5的示例中，塞500通向通道而不是通向腔室330；然而，作为一个示例，具有如同塞500形状的塞可通向腔室而不是通向通道。例如，考虑图2A 和2B的示例，其中塞部分356通向腔室230。执行器可被配置用于应用打开塞的力，无论是塞打开到腔室还是打开到通道。
作为一个示例，塞可包括非圆形形状且可包括非圆形(例如，非圆环形) 的密封表面。在这样一个示例中，塞可从腔室侧或从通道侧靠近废气门座。例如，塞可通过移动进入腔室而打开或通过移动进入通道而打开。
在图3的示例中，臂354可联接到塞500以移动塞500，其中臂354部分地限定塞的移动轴线(参见，例如，XA)以及塞500的取向轴线(参见，例如， XP)。作为一个示例，轴线XA和轴线XP可能偏差一个旋转角度，该旋转角度可以例如关于塞500的柄、栓钉等被测量。
作为一个示例，废气门可经历颤振。颤振可以是在由壳体接收的排气中的脉动的结果。例如，壳体310的法兰311可被操作性的联接到内燃机的排气出口，该内燃机包括联接到曲轴的往复运动活塞。当活塞往复运动时，阀门提供进气的接收和排气的排出，这可由于活塞的往复运动本质和阀门(例如，顶置阀)的打开和关闭产生脉动。
作为一个示例，歧管可被认为是分开的歧管，其将来自它们的循环可能彼此相互干扰(例如，关于排气脉冲能量)的气缸中的排气流分开。例如，在具有点火顺序为1-3-4-2的四缸发动机上，气缸#1在其膨胀冲程末端且开启其排气阀时，而气缸#2的排气阀仍打开(气缸#2处于其重叠时段)。在未分开的排气歧管中，由气缸#1的排气排放事件产生的压力脉冲更可能用高压排气污染气缸 #2，其可影响气缸#2的性能(例如，正确的吸气的能力)且减少了可能在涡轮机中更好的被使用的脉冲能量。作为一个示例，前述发动机的适当分组可保持互补的气缸被分组到一起(例如，气缸#1和#4的排气可作为一个互补的组而气缸#2和#3作为另一个互补的组)。这样一个方法可更好的利用排气脉冲能量且，例如，提高涡轮机的性能(例如，更迅速的增加升压)。作为一个示例，塞可包括非圆形形状且可覆盖可与多个通道流体连通的一个或多个开口。作为一个示例，在塞包括“V”形(例如，包括趾端和后端)的情况，其可覆盖两个开口，其中当塞处于关闭位置时分隔壁从这样的V形塞的开口端到封闭端延伸。在该示例中，塞可通向腔室(例如，而不是通向通道)。作为一个示例，多个通道可与共同的通道流体连通，其中塞通向该共同的通道中(例如，其中存在足够的间隙)。
作为一个示例，通向通道的塞可能经历更少的响应于脉动排气压力的泄漏的风险。例如，当塞的密封表面处于废气门开口的高压侧时，其在与排气流相反的方向通过废气门开口通向通道且关闭的力可被施加，其作用在排气压力差的方向上(例如，从通道内的高压和腔室中的较低压力)。这样的一个示例与通向腔室的塞不同，在通向腔室的塞的情形中，例如，关闭的力在与压力差相反的方向上被施加到塞上(例如，足够克服高压通道和腔室较低压力之间的压力差的力)。
作为一个示例，塞、废气门开口和/或废气门座可以是非圆形的(例如，在一个平面内)。作为一个示例，非圆形的构造可改善排气通过废气门开口的流动特性。例如，非圆形布置可提供关于质量流相比于关于废气门座的塞打开角度的更加线性的响应。在图3的示例中，废气门塞500可被认为包括“V”形(例如，具有趾端和后端的形状)。在这样一个示例中，废气门塞500包括趾端和后端，其中后端(例如，“V”形的开口端)包括的曲率半径超过趾端(例如，“V”形的封闭端)的曲率半径。
作为一个示例，塞可包括肋或升高的区域，该肋或升高的区域可作用以引导流动。例如，在塞通向通道的情形，塞的“后”侧可包括升高的区域，该升高的区域形成关于废气门开口的间隙，使得排气流动通过该间隙。这样的方法可帮助调节通过废气门开口的流动(例如，在从大约0.1度到大约10度或更多的低打开角度)。作为一个示例，塞的趾端可从废气门开口移动离开比塞的后端移动离开更大的距离。在这样的示例中，流动面积可能小于如果塞的后端是从废气门开口移动离开的第一端的情况(例如，其中后端比趾端大)。
作为一个示例，非圆形的塞和开口可被实现在可处理空气和燃气混合物的发生器中。作为一个示例，考虑具有从大约0.1到大约10MW功率范围的燃气发动机，其可以天然气或一个或多个其它气体(例如，生物沼气，垃圾填埋气，煤矿气，污水气，可燃工业废气，等)运行。
作为一个示例，塞可包括非圆形密封表面(例如，具有非圆形形状的密封表面)，其可促进在较低提升下达到较低的流动(例如，如可以由塞操作性地联接到其上的轴的转动所限定的控制角度或打开角)。这样的形状可助于提高围绕塞的空气动力流动，其可起作用以最小化塞插入通向蜗壳的排气通道的影响，该蜗壳将排气引导到涡轮机叶轮空间(例如，通过一个喷嘴、多个喷嘴、叶片，等)。
作为一个示例，塞和开口可被成形为减小超过特定的最小提升的打开的力，例如，高达某点，在该点打开的力可能稍微大点儿。例如，塞可被定向在排气流中使得排气流帮助打开塞。作为一个示例，这样的方法可被实施在汽油发动机应用中，其中塞关于开口的打开定向可通过控制器相对于柴油机应用被更频繁地要求(例如，考虑到汽油机应用中更频繁的废气门作用)。在汽油机应用中的废气门作用可发生得比在柴油机应用中更频繁，因为例如汽油机可能通常被运行在部分负荷(例如，具有节流的进气状况，其中增压可能不被需要)。作为一个示例，塞和开口可以这样的方式成形为有助于降低作用到电动执行器的电流(例如，如操作性联接到废气门控制臂，等)，这可能导致一些电能的节约。作为一个示例，执行器可以电动的、气动的、机械的等中的一个或多个。作为一个示例，执行器可被通过发动机控制单元(例如，ECU)控制。
作为一个示例，塞和开口的非圆形形状可被特制以允许废气门阀从涡轮机排放侧装配。例如，借助于塞相对于开口的定向，塞的一部分可通过开口被安装，并且例如定向为联接到臂(参见，例如，图3中的臂354)。在这些示例中，排气蜗壳被整体形成到排气歧管。例如，在图1中，歧管176可以至少部分的整体形成的方式包括涡轮机壳体组件172。例如，蜗壳壁可与歧管176至少部分地整体形成。在这些示例中，从涡轮机壳体的出口侧引入塞的能力可有助于组装。
作为一个示例，塞的面向通道的表面可以是平的或可包括形状，例如，其可以是向外成圆顶(例如，凸面)的，或例如，向内成圆顶(例如，凹面)的。利用凸面形状，排气可被引导朝向塞的边缘，而利用凹面形状，排气可施加压力到塞上且分布该压力。
如前述的，塞可包括肋状的或升高的特征，其可帮助引导排气的流动(例如，对于低升程流动控制，等)。作为一个示例，基于塞和开口的形状，塞可以是单件，或塞可以是整合到臂上和/或轴上(例如，整体的臂和塞，或整体的轴、臂和塞)。
图4示出了对于圆形的塞和开口与V形的塞和开口的质量流vs.角度的绘图410的一个示例。如所示，V形的塞和开口相比于圆形的塞和开口提供了质量流相对于角度的更线性得到响应(参见，例如，图2A和2B中的圆形塞和开口以及图3中的V形塞和开口)。
图5显示了废气门塞500的透视图。如所示，塞500包括趾端502，后端 504，延伸到栓钉端515的垫圈栓钉部分510，臂栓钉部分520，柄部分530，升高部分540和塞部分560。如图5所示，垫圈栓钉部分510，臂栓钉部分520以及柄部分530可被沿着共同的轴线(ZP)对准。作为一个示例，臂可包括可接收臂栓钉部分520的开口，其中垫圈或其他固定部件可被固定到垫圈栓钉部分 510上从而将塞500固定到臂上。
如图5所示，塞部分560包括上表面565，边缘表面566和下表面567。作为一个示例，上表面565可以是密封表面，其可抵靠着废气门座密封。在图5 中，升高部分540包括上表面545和侧表面546。升高部分540包括具有可以从塞部分560的周界的一部分按比例减小的周界的V形。在这样一个示例中，升高部分540限定了塞部分560的上表面565的宽度，其至少部分可以是可抵靠着(例如，涡轮机壳体的)废气门座密封的密封表面。
塞500的尺寸可以被设计成能够装配入废气门开口且被定向使得臂可被装配到臂栓钉部分520。作为一个示例，沿着Zp轴线的轴向高度可以是足以有助于联接到臂上且有助于它的操作，用于装配到位但是被限制以便允许塞500 的操纵以便将其正确地定位，在该位置，例如，塞500要通向通道(例如，而不是通向腔室)。
图6A到6E是图5的废气门塞500的各种视图。如所示，升高部分540 可被至少部分的通过角度φ限定。角度φ可由升高部分540的周界(例如，表面 546)和纵向轴(例如，从塞部分560的鼻端的尖部延伸到后端)限定。如所示，角度φ可定义塞部分560的周界566的一部分。
如所示，柄部分530可由角度Θ至少部分的限定，例如，从轴线ZP开始测量。臂栓钉部分520可由两个轴线z1和z2限定，其可限定一条与废气门塞500 的纵向轴正交的直线。
图7A和7B是废气门塞700的一个示例的平面视图和侧视图。如所示，塞700包括趾端702，后端704，延伸到栓钉端715的垫圈栓钉部分710，臂栓钉部分720，柄部分730，升高部分740和塞部分760。如图7A和7B所示，垫圈栓钉部分710，臂栓钉部分720以及柄部分730可沿着共同的轴线(ZP)对准。作为一个示例，臂可包括可接收臂栓钉部分720的开口，其中垫圈或其他固定部件可被固定到垫圈栓钉部分710上从而将塞700固定到臂上。
如图7A和7B所示，塞部分760包括上表面765，边缘表面766和下表面 767。作为一个示例，上表面765可以是密封表面，其可抵靠着废气门座密封。在图7A和7B中，升高部分740包括上表面745和侧表面746。升高部分740 包括具有可从塞部分760的周界的一部分按比例缩小的周界的V形。在这样一个示例中，升高部分740限定了塞部分760的上表面765的宽度，其可以至少部分是可抵靠着(例如，涡轮机壳体的)废气门座密封的密封表面。
塞700的尺寸可以被设计成能够装配入废气门开口且被定向使得臂可被装配到臂栓钉部分730。作为一个示例，沿着ZP轴线的轴向高度可以是足够的以便有助于联接到臂且有助于它的操作，用于装配到位但是被限制以便允许塞 700的操纵以将其正确地定位，在该位置，例如，塞700将通向通道(例如，而不是通向腔室)。
图8A，8B和8C是臂和轴单元800(例如，任选地形成为整体单元)的一个示例沿线A-A的透视图、平面视图和横截面视图。如所示，臂和轴单元800 包括轴820和臂840，其中臂840包括开口850。如所示，开口850在形状上可以是椭圆形的，例如，以接收图5中的废气门塞500的臂栓钉部分520。例如，臂栓钉部分520在形状上可以是椭圆的且能够被臂840的开口850所接收(例如，具有间隙，干涉配合，等)。
图9A和9B是臂和轴单元900的一个示例的透视图和平面视图。如所示，臂和轴单元900包括轴920、定位边缘930和臂940，其中臂940包括开口950。如所示，开口950在形状上可以是圆形的，例如，以接收图7A和7B中的废气门塞700的臂栓钉部分720。例如，臂栓钉部分720在形状上可以是圆形的(例如，在横截面上)且能够被臂940的开口950所接收(例如，具有间隙，干涉配合，等)。
图10A、10B和10C是部件1000的一个示例的透视图、平面视图和剖面视图。如所示，部件1000包括弯曲表面1010、平表面1030和开口1050。在这样的示例中，开口1050的尺寸可以设计成接收图7A和7B中的废气门塞700 的栓钉部分710。作为一个示例，平表面1030可被定位成相邻于臂的定位边缘，例如，图9A和9B中的臂和轴单元900的臂940的定位边缘930。在这样一个示例中，定位边缘930可通过接触部件1000的平表面1030而作用以限制部件1000的转动，例如，废气门塞的一部分通过臂940的开口(例如，废气门塞的臂栓钉部分)和部件1000的开口(例如，废气门塞的垫圈栓钉部分)被接收。作为一个示例，部件可以是具有平面(例如，平表面)的垫圈，其中平面起使得垫圈关于臂定向的作用。如图10A所示，角度β(例如，关于开口1050的轴线测量的)可以至少部分的限定平表面1030。例如，角度b可限定平表面1030 的端。作为一个示例，部件1000可由半径和高度限定。在这样一个示例中，平表面1030可由垂直于平表面1030的半径限定(例如，从开口1050的轴线到平表面1030)。
图11A和11B是组件1100的一个示例沿线A-A的平面视图和剖面视图。如所示，组件1100包括废气门塞700、臂和轴单元900和部件1000。如所示，部件1000的平表面1030被定位成相邻于臂和轴单元900的臂940的定位边缘 930。
作为一个示例，废气门塞和对应的废气门开口在形状上可以是非圆形的。例如，废气门塞可包括非圆形表面，其坐落在至少部分地限定废气门开口的非圆形表面上，以当废气门塞处于关于废气门开口的关闭定向时密封废气门开口。在这样一个示例中，非圆形形状可允许在废气门塞转变到关于废气门开口的打开定向时控制流动面积。例如，废气门塞可包括具有在鼻部的较小尺寸，使得在从关闭定向到打开定向转变时，用于排气的流动面积至少部分地由在鼻部的较小尺寸所限定。这样一种方法可提供具有其横截面塞面积可以与具有圆形的废气门塞大致相同的废气门塞；然而，利用非圆形形状，在从关闭定向转变到打开定向时(例如，对于轴的给定的转动角度，该轴操作性联接到臂，该臂操作性联接到废气门塞)可实现较小的流动面积。
作为一个示例，废气门塞可包括升高部分，其可从废气门塞的表面向上朝向臂栓钉部分延伸，或可从废气门塞的表面向下延伸远离臂栓钉部分。例如，在废气门塞向下通向通道的情形，向上延伸的升高部分可向下移动且用作限定用于排气的流动面积。作为另一个示例，在废气门塞向上通向腔室的情形，向下延伸的升高部分可向上移动且用作限定用于排气的流动面积。
作为一个示例，升高部分可以是实心的，空心的，一个肋或多个肋，等。作为一个示例，升高部分可用作限制流动(例如，在小的轴控制角度)。作为一个示例，升高部分的影响可在废气门塞打开时减小(例如，因为控制角度增加且接近完全打开)。作为一个示例，升高部分可控制低端流动而在高提升角度时提供相对更高流动。
作为一个示例，对于一个或更多的定向，间隙参数可被限定在升高部分和废气门开口之间。作为一个示例，间隙参数(例如，间隙)可具有大约为几毫米或更小的值。
作为一个示例，高度参数可被限定用于升高部分(例如，可关于塞的轴线测量)。作为一个示例，高度参数的值的增加可在打开定向控制角度范围内减少通过废气门的流动。作为一个示例，高度参数可具有大约为10mm或更小的值 (例如，考虑大约5mm到大约6mm的值)。作为一个示例，升高部分可包括多个高度，例如，升高部分可包括倾斜的上表面(例如，从塞的轴线到趾端以正和/或负的方式倾斜)。
作为一个示例，废气门塞可包括塞部分，其可被两个尺寸D1和D2所限定。作为一个示例，这些尺寸可包括圆形、椭圆形、卵形等的尺寸。作为一个示例，D1可以对应于塞部分的后端，D2可对应于塞部分的趾端。
作为一个示例，对于给定的D1，D2的减小可在小的控制角度减小流动面积。然而，对于相对小的D2，升高部分存在的情形中，升高部分(例如，取决于其尺寸和形状)可作为空气动力导向，其可例如趋向于增加流动。作为一个示例，基于流动观点的上限和下限的参数窗可能关于废气门的塞部分的尺寸D1 和D2存在。
图12显示了绘图1200和相关尺寸的示例，其可以是废气门塞和/或废气门开口(例如，限定废气门开口的壁)的尺寸。如所示，两个不同半径(r1和 r2)的圆可以以距离L间隔开(例如，考虑圆的半径和直径尺寸D1和D2)。在图12的示例中，绘图1200可限定废气门塞(例如，塞部分)的密封表面的形状，其包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径(例如，r1)的曲率半径(例如，r2)。作为一个示例，绘图1200可限定废气门开口的形状。作为一个示例，绘图1200可限定在废气门开口周围的废气门座的形状。
作为一个示例，虽然绘图1200中显示了两个圆，但是一个或多个圆可以是例如卵形的、椭圆的等的形状。作为一个示例，塞、开口、座等可包括一个或多个段(例如，线性段)，其限定了趾端和/或后端。作为一个示例，多边形可包括可以限定曲率半径的多个段。例如，示例性绘图1201包括部分地由具有第一半径的第一多边形限定的趾端以及部分地由具有第二半径的第二多边形限定的后端，其中第二半径超过第一半径。在这些示例中，考虑第一多边形和/或第二多边形是例如六边形，八边形等，其可以由各自的半径(例如，r1和r2)部分地限定。
在示例绘图1200中，连接两个圆的直线被显示出来。作为一个示例，塞、开口、座等的形状可包括在两个半径边缘(例如，在趾端和后端)之间的直线边缘(例如，通过直线形成的周界)。作为一个示例，塞、开口、座等的形状可包括在两个半径边缘(例如，在趾端和在后端)之间至少部分弯曲的边缘。例如，在绘图1202，1204，1206和1208中，显示了至少一个弯曲边缘。作为一个示例，塞，开口，座等的形状可包括凸出的或非凸出(例如，通过画出周界内的两点之间的连线而限定)的周界。
图12的示例性绘图1200中，角度α可限定促动方向和定向方向之间的角度。例如，塞可以在关于图12中的水平轴线的一个角度上移动，同时被定向在关于废气门开口的倾斜轴线上。作为一个示例，臂可联接到塞以移动塞，其中例如，关于绘图1200中所示的两圆的圆心(参见，例如Xp)，该臂部分地限定塞的移动轴线(参见，例如，XA)和塞的定向轴线。如所示，柄，栓钉等的轴线(Zp)可以(例如，或可以不)与大圆的圆心一致。
作为一个示例，塞的形状可通过作为在两个共面圆之间的线(例如，一条与两个共面圆中的每一个都相切的线)的共同切线被至少部分地限定。作为一个示例，共同的切线可以内切或外切的，注意在两圆彼此接触时切线可存在于该接触点。共同的外切线是不与连接两圆圆心的段相交的共同的切线。例如，在图12的绘图1200中，显示了两个共同的外切线。
对于具有圆心x1和x2以及半径r1和r2的两个圆的四条切线的切点t1和t2通过解联立方程组给出：
(t2-x2)·(t2-t1)＝0 (1)
(t1-x1)·(t2-t1)＝0 (2)
|t1-x1|2＝r1 2 (3)
|t2-x2|2＝r2 2 (4)
两相交切线的交点被称为内位似中心，且另两条切线延长线的交点被称为外位似中心。
作为一个示例，塞的区域(例如，突出区域)可以是凸的或不是凸的。例如，给定在该区域内的两个点，在该两点之间画的直线可能不与该区域的周界相交，因此该区域可被认为是凸的。作为一个示例，周界可包括一个形状，使得在区域中的两点之间画的线与周界相交，因此该区域可被认为不是凸的。
作为一个示例，当与包括圆形形状(即，圆形周界)的废气门塞对比时，包括非圆形形状的废气门塞可在打开时允许更小的流动面积。在这样的示例中，当相比于具有圆形形状的塞时，对于具有非圆形形状的塞，执行器上的负载可被减小。作为一个示例，执行器可以是电动的，气动的，机械的，等。
作为一个示例，通过壳体限定的开口可以具有能达到关于塞的不同的开启方向所需的流动面积的尺寸和形状。作为一个示例，座可被布置成围绕能够安放塞的密封表面的开口。作为一个示例，座和密封表面可以是所需的尺寸和/或形状。作为一个示例，开口可包括趾端和后端，而塞可包括可与开口形状不同的密封表面。
作为一个示例，开口可通过图12的绘图1200的一个或多个参数被限定。作为一个示例，座可通过图12的绘图1200的一个或多个参数被至少部分的限定。作为一个示例，塞的密封表面可通过图12的绘图1200的一个或多个参数被至少部分的限定。
图13A和13B显示了具有塞500的组件的一个示例在关闭定向1301和在打开定向1303的剖视图，该塞操作性联接到臂和轴单元800。如所示，涡轮机壳体1310包括废气门座1326，其朝向通道1324而不是朝向腔室1330面对。如前述，塞可打开到腔室而不是通道中。例如，涡轮机壳体包括面向腔室而不是面向通道的废气门座。
在图13A和13B的示例中，轴820在壳体1310的孔中的转动导致臂840 的转动，该臂操作性的联接到塞500。在图13A和13B的示例中，轴820的逆时针转动使塞500从关闭定向1301转变到打开定向1303。作为一个示例，如同图4中的绘图400的绘图可显示给定对应于打开定向1303的打开角度的打开角度的对于规定条件的质量流。在图13A和13B的示例中，力可以通过轴820的操作被应用到塞500，以使塞500克服在通道1324和腔室1330之间的压力差。
图14A和14B显示了具有塞500的组件的一个示例在关闭定向1401和在打开定向1403的剖视图，该塞操作性联接到臂和轴单元800。如所示，涡轮机壳体1410包括朝向腔室1430的废气门座1426。
在图14A和14B的示例中，轴820在壳体1410的孔中的转动导致臂840 的转动，该臂操作性的联接到塞500。在图14A和14B的示例中，轴820的顺时针转动使塞500从关闭定向1401转变到打开定向1403。作为一个示例，如同图4中的绘图400的绘图可显示给出对应于打开定向1403的打开角度的打开角度的对于规定条件的质量流。
图15A和15B显示了具有塞1600的组件的一个示例在关闭定向1501和在打开定向1503的剖视图，该塞操作性联接到臂和轴单元800。如所示，涡轮机壳体1510包括通道1524和朝向腔室1530的废气门座1526。
在图15A和15B的示例中，轴820在壳体1510的孔中的转动导致臂840 的转动，该臂操作性的联接到塞1600上。在图15A和15B的示例中，轴820 的顺时针转动造成塞1600从关闭定向1501到打开定向1503的转变。作为一个示例，如同图4中的绘图400的绘图可显示给出对应于打开定向1503的打开角度的打开角度的对于规定条件的质量流。
如图15A和15B中的示例显示的，塞1600包括柄1630，塞部分1660和升高部分1680(例如，从塞部分1660的表面1667升高远离)。塞部分1660包括密封表面1666，其能够抵靠着壳体1510的座1526密封，例如，如在关闭定位1501中所示的。如显示的，在转变到打开定向1503时，升高部分1680可限定例如关于壳体1510的座1526的流动面积。在图15A和15B的示例中，升高部分1680可至少部分的被布置在塞的轴线(例如，可由柄1630限定)和塞部分1660的趾端之间。在这样的方式下，当排气从通道1524流动到腔室1530时 (例如，由旁路绕过可将排气引导到涡轮机叶轮空间的蜗壳)，升高部分1680 可影响流体动力学。
图16A和16B显示了组件1700的一个示例的平面视图和组件1700的一部分的剖视图。如所示，组件1700包括具有可至少部分地接收涡轮机叶轮的涡轮机叶轮空间1712的壳体1710，该涡轮机叶轮可通过流动到壳体1710的排气流可旋转地被驱动。如所示，壳体1710也包括孔1715，其从壳体1710的外表面延伸到至少部分的被壳体1710限定的内腔室1730，其中通道1724延伸到被废气门座1726围绕的腔室1730的开口。如所示，轴1740被孔1715接收且操作的联接到废气门臂和塞1750上(例如，任选地子组件或整体铸造的单个部件)。在图16A和16B的示例中，废气门臂和塞1750包括臂1752，柄1753，基部1754 和塞部分1756，其中塞部分1756包括下部平表面1758，其可坐落在废气门座 1726上以密封通道1724。在图16A中，箭头显示排气流的各种近似方向。例如，当废气门臂和塞1750处于关于废气门座1726的打开定向时，排气可流入壳体 1710且通过通道1724进入腔室1730，且当废气门臂和塞1750处于关于废气门座1726的关闭定向时，排气可流到涡轮机叶轮空间1712且随后流到腔室1730。取决于打开定向的定向角度，排气中进入壳体1710的一部分可通过塞部分1756和废气门座1726之间的间隙流动，且排气的一部分可流动到涡轮机叶轮空间 1712(例如，以驱动涡轮机叶轮)。
在图16A和16B中的示例中所示，废气门塞部分1756，从废气门臂1752 延伸(例如，操作性的联接到或一体的形成于废气门臂1752)，包括平表面1758 作为密封表面，其中平面表面1758包括趾端1755和后端1757，其中后端1757 包括超过趾端1755的曲率半径(参见，例如，rt)的曲率半径(参见，例如，rb)。
图17显示了图3的涡轮机壳体310的透视图。如图17所示，废气门开口 325可通过例如图12的绘图1200的绘图被限定。作为一个示例，相比于限定塞的密封表面，绘图可按比例缩小用于限定废气门开口的形状。
图18显示了图3的涡轮机壳体310的剖视图。在图18中，废气门座326 面向通道324而非面向腔室330。如所示，通道324从法兰311和进口导管313 延伸。通道324继续延伸到蜗壳(参见，例如，图2A和2B的蜗壳222)，该蜗壳被围绕涡轮机叶轮空间320布置。如图18所示，开口325可包括趾端392和后端394。作为一个示例，废气门座326可包括趾端392和后端394。
一种组件包括：涡轮机壳体，该涡轮机壳体限定孔、废气门开口、到废气门开口一侧的废气门通道和到废气门开口的另一侧的腔室，且该涡轮机壳体包括围绕废气门开口布置的废气门座；可转动的废气门轴，其被配置为由孔接收；从废气门轴延伸的废气门臂；和从废气门臂延伸的废气门塞，其中废气门塞包括密封表面，该密封表面包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径的曲率半径。在这样的示例中，废气门塞可包括从密封表面朝向废气门臂轴向向上延伸的升高部分。作为一个示例，组件可包括废气门塞，其包括从密封表面轴向向下延伸的升高部分。
作为一个示例，组件可包括围绕面向废气门通道的废气门开口布置的废气门座，或者围绕面向腔室的废气门开口布置的废气门座。
作为一个示例，塞部分可包括具有趾端、后端和由趾端的半径部分和后端的半径部分限定的周界的密封表面。在这样一个示例中，周界可通过在趾端的半径部分和后端的半径部分之间延伸的至少一个直的部分所限定，和/或周界可通过在趾端的半径部分和后端的半径部分之间延伸的至少一个弯曲的部分所限定。作为一个示例，周界可通过在趾端的半径部分和后端的半径部分之间延伸的至少两个弯曲的部分所限定。
作为一个示例，组件可包括废气门开口，其包括趾端和后端。在这样一个示例中，废气门开口的后端可包括超过废气门开口的趾端的曲率半径的曲率半径。作为一个示例，废气门开口可通过在趾端的曲率半径和后端的曲率半径之间延伸的至少一条直线所限定，可通过在趾端的曲率半径和后端的曲率半径之间延伸的至少一条曲线所限定，或可通过至少部分地在趾端的曲率半径和后端的曲率半径之间延伸的至少一条直线和至少一条曲线所限定。
作为一个示例，废气门座可包括趾端和后端。在这样的示例中，废气门座的后端可包括超过废气门座的趾端的曲率半径的曲率半径。
作为一个示例，涡轮增压器可包括压缩机组件；中心壳体组件；和涡轮机组件，该涡轮机组件包括：涡轮机壳体，该涡轮机壳体限定孔、废气门开口、到废气门开口一侧的废气门通道和到废气门开口的另一侧的腔室，且包括围绕废气门开口布置的废气门座；被配置为由孔接收的可转动的废气门轴；从废气门轴延伸的废气门臂；和从废气门臂延伸的废气门塞，其中废气门塞包括密封表面，该密封表面包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径的曲率半径。在这样的示例中，废气门座可围绕面向废气门通道的废气门开口布置，或废气门座可围绕面向腔室的废气门开口布置。
作为一个示例，一种组件可包括：涡轮机壳体，该涡轮机壳体限定孔、废气门开口、到废气门开口一侧的废气门通道和到废气门开口的另一侧的腔室，且该涡轮机壳体包括围绕废气门开口布置的废气门座，其中废气门开口包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径的曲率半径；可转动的废气门轴，其被配置为由孔接收；废气门臂，其从废气门轴延伸；和废气门塞，其从废气门臂延伸，其中废气门塞包括密封表面，在相对于废气门开口的废气门塞的关闭定向中该密封表面与废气门座相接触。在这样的示例中，废气门座可围绕面向废气门通道的废气门开口布置，或废气门座可围绕面向腔室的废气门开口布置。
尽管方法、设备、系统、布置等的一些示例已经在附图中图示并在前述的详细说明中描述，应被理解的是公开的示例性实施例不是限制性的，而是能够众多的重新布置、修改和替代。

Claims (20)

1.一种涡轮机组件，包括：
涡轮机壳体，所述涡轮机壳体限定进口、蜗壳、孔、废气门开口、到废气门开口一侧的废气门通道和到废气门开口的另一侧的腔室，且包括在废气门开口周围布置的废气门座；
配置为由孔接收的可转动的废气门轴；
从废气门轴延伸的废气门臂；以及
从废气门臂延伸的废气门塞，其中废气门塞包括密封表面，所述密封表面包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径的曲率半径，并且其中在废气门塞相对于废气门座的关闭定向中，从趾端到后端的方向与从进口到蜗壳的排气流动方向一致。
2.如权利要求1所述的组件，其中废气门塞包括从密封表面朝向废气门臂轴向向上延伸的升高部分。
3.如权利要求1所述的组件，其中废气门塞包括从密封表面轴向向下延伸的升高部分。
4.如权利要求1所述的组件，其中废气门座被布置在面向废气门通道的废气门开口周围。
5.如权利要求1所述的组件，其中废气门座被布置在面向腔室的废气门开口周围。
6.如权利要求1所述的组件，其中密封表面包括通过趾端的半径部分和后端的半径部分限定的周界。
7.如权利要求6所述的组件，其中周界通过在趾端的半径部分和后端的半径部分之间延伸的至少一个直的部分被限定。
8.如权利要求6所述的组件，其中周界通过在趾端的半径部分和后端的半径部分之间延伸的至少一个弯曲的部分被限定。
9.如权利要求8所述的组件，其中周界通过在趾端的半径部分和后端的半径部分之间延伸的至少两个弯曲的部分被限定。
10.如权利要求1所述的组件，其中废气门开口包括趾端和后端。
11.如权利要求10所述的组件，其中废气门开口的后端包括超过废气门开口的趾端的曲率半径的曲率半径。
12.如权利要求11所述的组件，其中废气门开口通过在趾端的曲率半径和后端的曲率半径之间延伸的至少一个直线所限定，其中废气门开口通过在趾端的曲率半径和后端的曲率半径之间延伸的至少一个曲线所限定，或者其中废气门开口通过至少部分地在趾端的曲率半径和后端的曲率半径之间延伸的至少一个直线和至少一个曲线所限定。
13.如权利要求1所述的组件，其中废气门座包括趾端和后端。
14.如权利要求13所述的组件，其中废气门座的后端包括超过废气门座的趾端的曲率半径的曲率半径。
15.一种涡轮增压器，包括：
压缩机组件；
中心壳体组件；和
涡轮机组件，所述涡轮机组件包括：
涡轮机壳体，所述涡轮机壳体限定进口、蜗壳、孔、废气门开口、到废气门开口一侧的废气门通道和到废气门开口的另一侧的腔室，且包括在废气门开口周围布置的废气门座；
配置为由孔接收的可转动的废气门轴；
从废气门轴延伸的废气门臂；和
从废气门臂延伸的废气门塞，其中废气门塞包括密封表面，所述密封表面包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径的曲率半径，并且其中在废气门塞相对于废气门座的关闭定向中，从趾端到后端的方向与从进口到蜗壳的排气流动方向一致。
16.如权利要求15所述的涡轮增压器，其中废气门座被布置在面向废气门通道的废气门开口周围。
17.如权利要求15所述的涡轮增压器，其中废气门座被布置在面向腔室的废气门开口周围。
18.一种涡轮机组件，包括：
涡轮机壳体，所述涡轮机壳体限定进口、蜗壳、孔、废气门开口、到废气门开口一侧的废气门通道和到废气门开口另一侧的腔室，且包括围绕废气门开口布置的废气门座，其中废气门开口包括趾端和后端，其中后端包括超过趾端的曲率半径的曲率半径；
配置为由孔接收的可转动的废气门轴；
从废气门轴延伸的废气门臂；和
从废气门臂延伸的废气门塞，其中废气门塞包括密封表面，所述密封表面在废气门塞相对于废气门开口的关闭定向中与废气门座接触，并且其中从趾端到后端的方向与从进口到蜗壳的排气流动方向一致。
19.如权利要求18所述的组件，其中废气门座被布置在面向废气门通道的废气门开口周围。
20.如权利要求18所述的组件，其中废气门座被布置在面向腔室的废气门开口周围。
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