CN107869386B - 用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆 - Google Patents

用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆 Download PDF

Info

Publication number
CN107869386B
CN107869386B CN201710859761.6A CN201710859761A CN107869386B CN 107869386 B CN107869386 B CN 107869386B CN 201710859761 A CN201710859761 A CN 201710859761A CN 107869386 B CN107869386 B CN 107869386B
Authority
CN
China
Prior art keywords
spring
assembly
housing
biased
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710859761.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107869386A (zh
Inventor
E.热宁
M.拉菲诺尼
J-L.佩林
C.格罗夫斯
D.马萨尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.
Original Assignee
Garrett Transportation I Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Garrett Transportation I Inc filed Critical Garrett Transportation I Inc
Publication of CN107869386A publication Critical patent/CN107869386A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107869386B publication Critical patent/CN107869386B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F02B37/186Arrangements of actuators or linkage for bypass valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

本发明涉及用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆。用于两级涡轮增压器的排气旁通阀的组件可包括:第一涡轮增压器级;第二涡轮增压器级;包括打开状态和关闭状态的排气旁通阀;致动器;和将排气旁通阀连接到致动器的连杆机构,其中连杆机构包括具有预置载荷的弹簧偏压连杆,其中在排气旁通阀的关闭状态中,弹簧偏压连杆的轴向长度响应于致动器施加超过预置载荷的载荷而增加。

Description

用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆
技术领域
本文中公开的主题总体涉及用于内燃发动机的涡轮机械,且更具体地,涉及用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的机构。
背景技术
排气旁通阀通常用来控制串联涡轮增压器系统(serial turbocharger systems)的操作。这样的阀可操作来使排气物理地转向或改变排气路径中的压力,例如将排气流部分或完全地引导到系统中的多个涡轮机中的一个。在操作期间,典型的排气旁通阀在一侧上经历高排气压力,并且在另一侧上经历较低压力。为了有效地将高压环境从低压环境密封,需要相当大的力来维持阀与阀座之间的接触。在阀与阀座的密封状态下,压力差可考验一个或更多个部件之间的密封件并引起不利的排气泄漏。
附图说明
当结合附图中示出的示例时,通过参考以下的详细描述可更加全面地理解本文中描述的各种方法、装置、组件、系统、布置等及其等同物,其中:
图1是包括涡轮增压器和内燃发动机以及控制器的系统的示例的示意图;
图2是串联顺序涡轮增压器系统的示例的透视图;
图3是图2的串联顺序涡轮增压器系统的另一透视图;
图4是排气旁通阀组件的示例的横截面视图;
图5是排气旁通阀组件的示例的透视图;
图6是包括致动器的示例和连杆组件的示例的两级涡轮增压器系统的示例的透视图;
图7示出阀控制机构的示例的系列视图;
图8A和8B示出弹簧偏压连杆的示例的侧视图和剖视图;
图8C和8D示出在两种示例状态中的图8A和8B的弹簧偏压连杆的横截面视图;
图8E和8F示出弹簧偏压连杆的顶视图和弹簧偏压连杆的一部分的示例的横截面视图;
图9A和9B示出弹簧偏压连杆的示例的侧视图和剖视图;
图9C和9D示出在两种示例状态中的图9A和9B的弹簧偏压连杆的横截面视图;
图9E示出弹簧偏压连杆的透视图;
图10示出弹簧垫圈的示例;
图11示出组件处在不同示例状态中的示例和示例绘图;以及
图12示出组件的示例和示例绘图。
具体实施方式
涡轮增压器常被用来增加内燃发动机的输出。图1示出了在两种操作配置(低发动机RPM和高发动机RPM)中的系统100,其中系统100包括内燃发动机110和采用串联顺序布置的涡轮增压器120-1和120-2。
内燃发动机110包括容纳一个或更多个燃烧室的发动机块118,所述一个或更多个燃烧室操作地驱动轴112(例如,经由活塞),其中,轴112的旋转确定例如发动机的每分钟转数(RPM)。如图1中所示,进气歧管114提供用于空气到发动机块118的流动路径,而排气歧管116提供用于排气离开发动机块118的流动路径。
涡轮增压器120-1和120-2中的每个可用于从排气中汲取能量,并将能量提供给进气空气,该进气空气可与燃料组合以形成燃烧气体。如图1中所示,涡轮增压器120-1和120-2中的每个包括轴122-1和122-2、压缩机124-1和124-2、和涡轮机126-1和126-2。涡轮增压器120-1和120-2中的每个可包括可被称为中心壳体(例如,定位在各自的压缩机与涡轮机之间)的壳体。作为示例,涡轮增压器轴可以是包括多种部件的轴组件。
至于到和离开串联顺序布置的涡轮增压器120-1和120-2的流体流,空气进气部134接收入口空气,该入口空气被引导到压缩机124-2,并且排气出口136从涡轮机126-2接收排气,其可包括排气废气门阀135。废气门阀135可被控制,以允许排气旁通涡轮机126-2。作为示例,涡轮机126-2可以可选地包括一个或更多个可变几何形状的机构,比如例如可被调整来改变排气喉部的形状和/或尺寸的静叶(vane),所述排气喉部将排气从蜗壳引导到涡轮机轮(例如,考虑可变喷嘴涡轮机(VNT)或可变几何形状涡轮机(VGT))的动叶(blade)。
在低发动机RPM操作状态中,涡轮增压器120-1和120-2串联、顺序地操作。具体地,来自排气歧管116的排气首先被引导到涡轮机126-1,这引起压缩机124-1的旋转,然后被引导到涡轮机126-2,这引起压缩机124-2的旋转。当涡轮机126-1从排气中汲取能量时,排气压力降低,同时压缩机124-1增加增压压力(例如,在其入口与出口之间的压力差)。在示例系统100中,对于串联顺序操作状态,基于压缩机的入口压力,涡轮增压器120-1被称为高压涡轮增压器,而涡轮增压器120-2被称为低压涡轮增压器。如图1中所指示的,来自压缩机124-2(例如,在大气状态下接收空气)的被压缩的进气空气被压缩,并被引导到压缩机124-1(例如,接收处在高于大气的压力下的被压缩空气)的入口。这样的布置可被称为两级压缩。
在低发动机RPM操作状态中,空气阀115可构造成沿着将被压缩空气从压缩机124-2引导到压缩机124-1的入口的取向,并且排气阀125可构造成沿着将排气从歧管116引导到涡轮机126-1的取向。在操作期间,可调节阀115和125中的任一者或两者。例如,可调节阀115,使得至少一些进气空气旁通压缩机124-1,并且可调节阀125,使得至少一些排气旁通涡轮机126-1。这样的调节可发生在维持系统100处于串联顺序操作状态的时候。相反地,当空气阀115构造成沿着引起压缩机124-1的完全或显著旁通的取向时并且当排气阀构造成沿着引起涡轮机126-1的完全或显著旁通的取向时,系统100完全或基本上作为单个涡轮增压器系统操作。通常对于高发动机RPM选择这样的操作状态。
由于高发动机RPM操作状态倚赖涡轮增压器120-2,并且由于高发动机RPM逻辑上跟在低发动机RPM之后,排气阀125的调节可用于导向(pilot)低压涡轮增压器120-2。例如,当达到预置的发动机RPM或增压压力时,控制器可致动排气阀125以增加到涡轮机126-2的排气流(例如,经由物理转向或压力差)。在这样的情景中,当排气阀125构造成沿着引起涡轮机126-1的完全或显著旁通的取向时,到涡轮机126-2的增加的流使轴122-2的旋转速度增大,这使涡轮增压器120-2准备用于更加迅速的响应和功率输出(例如,具有最小的涡轮滞后)。
系统100可还包括其它的特征,例如,热交换器(例如,或多个热交换器)可被定位成在将被压缩的空气传输到发动机110的燃烧室之前冷却被压缩的进气空气。作为示例,热交换器可包括水冷压缩机壳体。如本文中描述的,系统100可包括一个或更多个排气气体再循环路径,其可使排气循环到进气空气;注意到,可适当地控制用于发动机110的燃烧室的排气阀和进气阀,以实现一定程度的排气“再循环”(例如,保留在室中)。
在图1中,控制器190的示例被示出为包括一个或更多个处理器192、存储器194和一个或更多个接口196。这样的控制器可包括电路,比如发动机控制单元的电路。这样的控制器可包括设置用于向存储器(例如,计算机可读存储介质)读取、写入或读取以及写入信息(例如,可执行的指令、控制指令、数据等)的电路。如本文中描述的,可结合控制器,例如通过控制逻辑,可选地实施各种方法或技术。控制逻辑可取决于一种或更多种发动机操作状况。例如,传感器可经由一个或更多个接口196给控制器190传送信息。控制逻辑可倚赖这样的信息,并且继而,控制器190可输出控制信号以控制发动机操作。控制器190可构造成控制与发动机、排气涡轮机(或多个排气涡轮机)、涡轮增压器(或多个涡轮增压器)等相关联的空气阀(例如,见空气阀115)、排气阀(例如,见排气阀125)、可变几何形状组件、废气门(例如,见废气门135)、电动马达、或一个或更多个其它部件。关于阀,控制器190可构造成充当致动器,或者构造成将信号传送给致动器,所述致动器构造成致动例如空气阀115、排气阀125、废气门阀135(例如,用以关闭或打开废气门)等。
图2和图3示出了系统200的透视图,其具有两个涡轮增压器220-1和220-2,以及空气出口213、空气阀215、排气歧管216、排气阀225、废气门235、空气进气部234、排气出口236、空气阀致动器291、废气门致动器293和排气阀致动器295。头部空心的箭头指示所意图的空气流方向,而头部实心的箭头指示所意图的排气流方向。涡轮增压器220-1和220-2中的每个包括压缩机224-1和224-2和涡轮机226-1和226-2。
如本文中描述的,具有串联顺序涡轮增压器操作与单个涡轮增压器操作能力的系统可以以各种方式中的任何方式被布置。例如,排气阀可定位在各种位置中,取决于排气导管的数目、形状和尺寸。一般而言,排气阀用于促使排气主要流动到涡轮增压器中较大的涡轮增压器,在串联顺序布置中其常被称为低压涡轮增压器。如提及的,排气阀可用于物理地旁通较小的高压涡轮增压器,或者其可用于改变路径中的压力。关于后者,参考系统200,排气阀225可邻近排气歧管216定位,使得当阀225打开时排气沿着较低压力路径流动到低压涡轮增压器220-2的较大的涡轮机226-2。在这样的布置中,排气阀225可将来自高压源(例如,歧管)的排气流调节到较低压力路径。
如本文中描述的,排气阀调节会发生,使得排气阀被关闭、打开或处在任何中间状态。一般而言,排气阀沿由压力差促进的方向打开,并沿与压力差相反的方向关闭。这样的阀布置提供更加容易的打开(例如,更小的致动力来打开)。排气阀应能够有效地关闭排气开口(例如,克服压力差),使得对于低发动机RPM,排气被引导到更小的涡轮机。
图4示出了排气阀组件400的示例,其可接收例如来自歧管和来自高压涡轮增压器的涡轮机的出口的排气(例如,见图1、2和3)。例如,组件400包括壳体410,其具有构造成操作地联接到另一个部件(例如,或多个部件)用于接收排气的排气入口凸缘411。如图4中所示,壳体410限定室414,室414构造成部分响应于提升阀420(例如,阀或阀塞)的位置而接收排气,提升阀420附连到臂422并通过臂422可移动,其中臂422可附连或连接(link)到致动器(例如,见致动器组件405)。如所示的,提升阀可用作例如用以堵塞或密封开口(例如,用以堵塞或密封联接到内燃发动机的排气歧管的开口)的塞。
在图4的示例中,组件400包括布置在壳体410与另一个部件450之间的阀座430,所述另一个部件450可以是歧管的一部分、附连到歧管等。如所示的,阀座430包括基部部分432和轴向延伸远离基部部分432的壁部分434(例如,作为管、圆柱形壁等)。在基部部分432和壁部分434包括大体圆形横截面的情况下,基部部分432可包括超过壁部分434的外直径的外直径。排气通道由阀座430的内表面限定,其可以是大体圆柱形的表面。
在图4的示例组件400中,壳体410包括凹部413,凹部413从壳体410(例如,可选地包括一个或更多个肩部等)的面416轴向向内延伸并可接收阀座430。在图4的示例组件400中,阀座430包括表面436和表面438,表面438可成一角度布置,所述角度例如相对于表面436、部件450的平面表面、壳体410的面416等被限定,当提升阀420处在关闭状态时,提升阀420可座置在该表面438上。这样的角度(例如,摆动角度)可减小当在打开状态与关闭状态之间移动提升阀420时旋转的角度。作为示例,阀座可包括用以座置提升阀的表面,其中所述表面以约零度的角度布置在组件中。例如,考虑阀座430为具有与表面436平行的表面438,这会导致臂422行进更大的距离(例如,旋转的角度)来将提升阀420抵靠表面438座置。在这样的示例中,提升阀420的下表面可几乎平行于壳体410与部件450之间的界面(例如,并且几乎平行于壳体410与部件450之间布置的一个或多个衬垫的平面)。作为示例,可以采用受力图来考虑角度,例如以考虑由提升阀施加给阀座的力和该力的平衡(例如,关于直接或间接地与阀座接触的一个或更多个部件)。
图5示出了组件500的透视图,其包括壳体510、阀座530、衬垫560和衬垫570。在图5的示例中,壳体510包括构造用于连接到另一个部件以用于接收排气的排气入口凸缘511和用于操作地将壳体510联接到例如涡轮增压器的中心壳体的壳体凸缘518。如在图5的示例中示出的,壳体凸缘518包括用于接收涡轮机(例如,涡轮机轮)的开口,其中,例如,经由排气入口凸缘511进入的排气可流动到由壳体510限定的蜗壳,以被引导到涡轮机(例如,并然后从涡轮机轴向向外地流动到壳体510的排气出口)。
在图5的示例中,壳体510包括凹部513、面516和凹部517以及边缘515,边缘515限定用于(例如,来自高压涡轮机的出口的)排气流的开口。在图5的示例组件500中,衬垫560座置在阀座530上,其由壳体510的凹部513接收,并且衬垫570座置在壳体510的凹部517中。作为示例,衬垫560可包括由单件或多件形成的V形横截面,其中V形横截面绕着内周边是敞开的,并且绕着外周边是封闭的。作为示例,衬垫560的V形横截面的封闭侧可由两件(比如上件与下件)之间的接头形成。作为示例,接头可在施加夹持力时形成(例如,通过利用在它们之间的衬垫中的两件来联结两个部件),或者,例如,可通过焊接或其它的过程形成接头,以联结两件(例如,采用在它们之间形成密封的方式)。
作为示例,两级涡轮机旁通阀(TBV)可包括阀塞,在关闭状态下,利用足以克服低功率/低发动机rpm操作点下排气歧管压力的力来保持该阀塞。阀两侧相对高的压力差与经由TBV控制机构(例如,TBV控制致动器)待施加的相对大的连续的致动力相等。
作为示例,可利用电致动器;然而,就连续的高载荷操作状况来说,由于致动器马达线圈的电阻生热,其会限制可用峰值、连续力,因此电致动器可能不是那么受期望。至于相对大的真空气动致动器,这些需要真空源(例如,装在发动机上的真空泵),并且趋于更加适合用于开-关类型的操作,而非在从高压涡轮过渡到低压涡轮的2级系统期间会期望的精细控制致动。
作为示例,利用四连杆机构,旋转致动器可被用来在关闭状态与打开状态之间转变TBV塞,其中杆组件包括弹簧特征,该弹簧特征可以是一体的和/或装配到杆、杆端部等的弹簧组件。作为示例,一旦阀塞处在关闭状态、抵靠着阀座,致动器就连续地旋转轴(例如,钉、销等),对阀塞施加增加的密封力并拉伸弹簧特征。在这样的示例中,致动器可旋转到超过连杆死点直至与外部的硬止挡件形成接触的程度,同时阀塞相对于阀座保持相对静止。这样的接触可对应于关闭并锁定状态,其中例如致动器不需要电功率来使阀塞维持在关闭并锁定状态中。例如,在关闭并锁定状态中,阀塞可经由弹簧载荷保持关闭(形成相对于阀座的密封)。
作为示例,连杆组件可包括能够使连杆组件跳过(pass over)机构死点到自锁定状态(例如,类似于虎钳夹口扳手机构)的弹性(compliant)(例如,基于弹簧的)构件。在这样的示例中,机构可以与阀塞一起保持在关闭状态,无需外部的致动器载荷。在这样的示例中,可利用电致动器,例如,所述电致动器包括可被旋转并操作地联接到连杆组件的轴。
作为示例,电致动器可被用作实现自锁定所在的死点附近的具有力倍增的运动机构的一部分,以减小对于连续致动力的需求。
作为示例,机构可包括一个或更多个刚性连杆、一个或更多个枢轴、和一个或更多个弹簧元件。作为示例,可指定各种公差、施加的表面处理等。
作为示例,连杆组件可包括一个或更多个线圈弹簧和/或一个或更多个弹簧垫圈(例如,贝氏垫圈(Belleville washers)等)。
图6示出了包括涡轮增压器602和604的两级涡轮增压器系统600的示例,所述涡轮增压器602和604可经由歧管606接收排气,其中致动器610可控制旁通阀620,其中连杆组件630被用作控制机构的将致动器610与旁通阀620连接的部分。
如在图6的示例中所示的,连杆组件630包括阀端部632和致动器端部634,其中连杆622包括操作地联接到连杆组件630或作为连杆组件630的一部分的钉624,并且其中连杆622包括操作地联接到旁通阀620的开口或钉626。
在图6的示例中,连杆组件630包括延伸部635,其具有相对直的轴向部分637和连接件639。如所示的,连杆组件630包括弹簧偏压连杆640,弹簧偏压连杆640具有从连杆组件630的连接件639到致动器端部634的轴向跨度。
图6还示出致动器610为包括可旋转的轴612,可旋转的轴612操作地联接到连杆614,连杆614操作地联接到连杆组件630的致动器端部634。
如提及的,四连杆机构方法可被用作阀控制机构的一部分。在这样的示例中,可包括弹簧偏压连杆,比如例如图6的弹簧偏压连杆640。
图7示出组件的示例状态,所述组件包括阀塞702、阀座703、可旋转的轴712、连杆714、带有致动器端部734和阀端部734的连杆组件730、弹簧偏压连杆740、和包括连杆端部724和塞轴端部726的连杆722。如图7中所示,示例状态包括打开状态、关闭状态和锁定状态,该锁定状态被示出为关闭并锁定状态。在关闭并锁定状态中,硬止挡件711被示出为连杆714可偏压抵靠在其上的表面(例如,硬止挡件表面)。在关闭并锁定状态中,电致动器可几乎不消耗能量(例如,寄生消耗(parasitic consumption)或待机消耗(vampireconsumption)),因为组件可经由包括弹簧偏压的机制被维持在关闭并锁定状态中。
作为示例,连杆组件可包括弹簧偏压连杆,其中连杆组件包括经由弹簧偏压连杆连接的第一杆(link)和第二杆。例如,两个刚性杆(例如,杆组件)可通过弹簧组(例如,或弹簧束(spring package))连接。在这样的示例中,连杆组件可包括刚性杆(例如,杆组件),其中刚性杆中的一个或两者可以是可在圆柱形壳体(例如,孔)中滑动的一个或多个活塞,其中一个或更多个弹簧元件偏压一个或多个活塞。在这样的示例中,刚性杆中的一个可被固定(例如,到弹簧组壳体或弹簧组壳体的一部分),并且另一个刚性杆可以是可移动的,比如可沿着连杆组件的轴线平移并被弹簧偏压。
图8A和8B以侧视图(图8A)和以沿着线A-A的横截面剖视图(图8B)示出了弹簧偏压连杆840的示例。如所示的,弹簧偏压连杆840包括操作地联接到弹簧束850的联接部842和844,弹簧束850包括一个或更多个弹簧元件860。
在图8B中,方程F = kz被示出,作为用于弹簧束850的近似弹簧方程,其中弹簧束850可提供沿着z轴线的轴向位移量Δz。沿着z轴线的轴向位移Δz对应于联接部842相对于联接部844的位移量。如所示的,联接部844被固定到弹簧束850,如以下说明的,并且联接部842相对于弹簧束850可轴向平移并被弹簧束850(例如,弹簧束850中的一个或更多个弹簧元件等)偏压。
如所示的,弹簧束850包括壳体851,其具有相对的端部852和854和至少部分经由壳体851限定的室853。作为示例,室853的形状可以是大体圆柱形的,其中一个或更多个弹簧元件860的形状是大体圆柱形的。作为示例,室853可至少部分经由壳体851的孔表面限定,所述壳体851的孔表面可以是圆柱形的孔表面。
如在图8A和图8B的示例中示出的,杆组件870在相对的端部874与879之间包括杆部分875、878和877以及活塞部分876,活塞部分876与杆部分875一起移动,而杆部分877和878被固定到壳体851(例如,不可移动地固定到壳体851)。
如所示的,杆部分877被固定到壳体851(例如,经由杆部分877的配合外螺纹与壳体851的内螺纹),而活塞部分876可与一个或更多个弹簧元件860接触以对其施加力或者以从其接收力,其中一个或更多个弹簧元件860设置在壳体851的室853内,并且其中一个或更多个弹簧元件860限定杆组件870的活塞部分876经过的开口。
在图8A和8B的示例中,一个或更多个弹簧元件860大体对准成轴向堆叠件,其形成相对的端部表面和在相对的端部表面之间延伸的开口或孔,其中端部表面中的一个由壳体851的部分限定室853的壁支撑,并且其中端部表面中的另一个可与杆或杆组件870的活塞部分876(例如直接或间接)接触。例如,活塞部分876可包括(例如“T”形的)盖部分,其可以是可螺纹连接到活塞部分876的螺纹孔中的部件。在这样的示例中,盖部分可包括环形表面,环形表面可具有与一个或更多个弹簧元件860的上部元件的直径几乎相同的直径(例如,注意到在一个或更多个弹簧元件的堆叠中可包括平垫圈)。弹簧束850可作为弹簧偏压活塞组件操作,其中杆组件870的一部分用作活塞,该活塞由座置在弹簧束850的壳体851中的一个或更多个弹簧元件860偏压。在图8A和图8B的示例中,弹簧偏压连杆840可用作图7的组件700的连杆730、或连杆730的一部分。作为示例,图8A和图8B的弹簧束850可用作图7的组件700的弹簧偏压连杆740的一部分。
在图8A和8B的示例中,示出了各种调整特征,包括调整螺母892、894和896。这些螺母可包括螺纹,并且可结合杆或杆组件870的一个或更多个部分上的配合螺纹而被利用。如所示的,联接部842包括接收杆部分875的孔846,其中可利用螺母896来确定关于联接部842的联接特征843(例如,开口等)的适当长度。如所示的,联接部844包括接收杆部分878的孔848,其中可利用螺母892来确定关于联接部844的联接特征845(例如,开口等)的适当长度。
作为示例,螺母894可被用作调整机构的一部分,用以调整由一个或更多个弹簧元件860施加的载荷。例如,相对于轴向位移Δz,螺母894可调整关于杆组件870的活塞部分876的轴向限制(例如,轴向行程(throw)限制等)。在这样的示例中,载荷可以是预加载荷,所述预加载荷设置成使得大于预加载荷的载荷将导致一个或更多个弹簧元件860沿着轴向长度压缩或缩短,而相对的联接部842和844沿着z轴线在相反的方向上移动以使联接特征843与联接特征845之间的距离变长。
图8C和图8D示出了处在两种状态中的弹簧束850,其中一种状态(右)是压缩状态,与被螺母894在轴向位置中限制的另一种状态相比,其可以是加载状态。在图8C和图8D的示例中,一个或更多个弹簧元件860包括多个堆叠的弹簧垫圈(例如,锥形垫圈或锥状垫圈)。例如,可利用约1到约20个弹簧垫圈,可选地具有一个或更多个平垫圈。作为示例,可利用多个弹簧垫圈和弹簧垫圈的布置来实现期望的载荷和/或弹簧常数。
图8E示出了弹簧束850的顶视图,且图8F示出了杆部分876的示例,其包括可被联接在一起以形成杆部分876的多个件876'和876''。例如,件876'可以是杆件,且件876''可以是盖件,其中,件876'和876''可经由螺纹、卡口、或另一种类型的附连机构连接。
在图8C中,示出了各种尺寸,比如壳体851的外直径(OD)D0和用于经由杆部分877的外直径上的配合螺纹来联接杆部分877的壳体851(例如,螺纹孔)的螺纹内直径(ID)D1。作为示例,壳体851可包括在外直径D0处的螺纹,其中杆部分的联接部的内直径螺纹可螺纹连接到所述在外直径D0处的螺纹以将杆部分连接到壳体851。如图8B中所示,杆部分877可附连成使得螺纹部分螺纹连接到壳体851中并且(例如“T”形的)盖部分接触壳体851的端部854。例如,杆部分877可包括具有第一直径的轴向部分和具有第二较大直径的轴向部分,该具有第二较大直径的轴向部分限定可在端部854处邻接壳体851的表面的表面。在壳体包括OD螺纹的情况下,包括ID螺纹的联接部可包括可邻接壳体的表面的表面。作为示例,可利用垫圈(例如,锁定垫圈)来帮助确保螺纹联接机构在操作期间保持不可移动。
在图8C中,所图示的尺寸还包括壳体851的ID D2、杆部分876的OD D3、壳体851的ID D4、杆部分875的与螺母894的ID螺纹配合的螺纹OD D5、以及杆部分875的OD D6。如所示的,螺母894可相对于杆部分875被调整,以确定由一个或更多个弹簧元件860对杆部分876施加的载荷(例如,在其盖处;例如,见图8E的顶视图和图8F的示例)。如在压缩状态(右)中被示出的,螺母894可在操作期间轴向平移远离壳体851的端部852,其中可由比如F = kz(例如,F = kΔz)的弹簧方程估算力的量,其中k是一个或更多个弹簧元件860的弹簧参数(例如,弹簧常数),对于在操作期间相对小范围的轴向平移(例如,小于约10mm),所述弹簧参数可以是大体线性的。
如提及的,加载状态(左)可具有经由弹簧元件860和螺母894的数目和/或布置来调整的载荷。在这样的示例中,载荷可以是基础载荷,其中大于基础载荷的加载导致一个或更多个弹簧元件860的压缩。
如图8C中所示的,一个或更多个弹簧元件860可包括一个或多个开口,其允许在ODD3下的杆部分876穿过其,并且壳体851可包括在ID D4下的孔部分,其允许在OD D3下的杆部分876穿过其。如提及的,杆部分876的盖或盖部分可以可选地是可附连的部分,例如,如在图8F中示出的。在这样的示例中,盖或盖部分可在组装期间或例如在杆部分876相对于壳体851被组装之前被附连。
图9A和图9B以侧视图(图9A)和以沿着线A-A的横截面剖视图(图9B)示出了弹簧偏压连杆940的示例。如所示的,弹簧偏压连杆940包括操作地联接到弹簧束950的联接部942和944,所述弹簧束950包括一个或更多个弹簧元件960。
在图9B中,方程F = kz被示出,作为对于弹簧束950的近似弹簧方程,其中弹簧束950可提供沿着z轴线的设置的轴向位移量Δz。沿着z轴线的轴向位移Δz对应于关于联接部942相对于联接部944的位移量。如所示的,联接部944固定到弹簧束950中的一部分,如以下说明的,并且联接部942可相对于弹簧束950的一部分轴向平移并被弹簧束950偏压。
如所示的,弹簧束950包括壳体951-1和951-2,具有相对的端部952和954和至少部分经由壳体951-1和951-2限定的室953-1和953-2。如所示的,壳体951-1相对于壳体951-2嵌套,使得壳体951-1的一部分能够移动到由壳体951-2限定的室953-2中,并从室953-2中移出。作为示例,室953-1和953-2的形状可以是大体圆柱形的,其中一个或更多个弹簧元件960的形状是大体圆柱形的。
如在图9A和9B的示例中示出的,杆组件970包括相对的端部974和979具有杆部分978和活塞部分975。如所示的,销992被接收在杆组件970的杆部分978的横孔977中,其可提供与弹簧束950的端部954的接触(例如,用于传递由一个或更多个弹簧元件960偏压的到或来自壳体951-1的力)。
如所示的,联接部944延伸到壳体951-1和951-2中,其中可形成相对于壳体951-2的过盈配合(interference fit)(例如,按压配合(press-fit)等),使得联接部944相对于壳体951-2轴向固定(例如,不可移动)。活塞部分975穿过联接部944的孔948,并且联接部944包括轴向细长的开口949,销992延伸通过该轴向细长开口949。在这样的示例中,杆组件970可与销992一起轴向平移,以压缩一个或更多个弹簧元件960、或者以接收来自一个或更多个弹簧元件960的偏压力。作为示例,可例如通过细长开口949的轴向长度确定前述轴向位移Δz。
如所示的,活塞部分975可经由横孔977中的销992操作地联接到壳体951-1(例如,第一壳体),并且一个或更多个弹簧元件960可由壳体951-2(例如,第二壳体)支撑,使得力可从活塞部分975传递到一个或更多个弹簧元件960,并且使得力可从一个或更多个弹簧元件960传递到活塞部分975。在这样的示例中,壳体951-1可相对于壳体951-2移动,其中,绕着壳体951-1的外表面和壳体951-2的内表面在壳体951-1与951-2之间的间隔(例如,间隙)可被确定尺寸为帮助防止碎屑进入弹簧束950。
如在图9A和图9B中示出的,一个或更多个弹簧元件960可经由活塞部分975对杆或杆组件970施加力或从其接收力,其中一个或更多个弹簧元件960设置在壳体951-1和951-2的室953-1和953-2内,并且其中,一个或更多个弹簧元件960限定杆组件970的活塞部分975(例如在联接部944的孔948内)穿过的开口。
在图9A和9B的示例中,一个或更多个弹簧元件960大体对准成轴向堆叠件,其形成相对的端部表面和在相对的端部表面之间延伸的开口或孔,其中端部表面中的一个由壳体951-2的部分地限定了室953-2的壁支撑,并且其中端部表面中的另一个可经由被接收在横孔977(例如,其可从部分975限定部分978)中的销992与杆组件970的活塞部分975接触(例如间接地经由壳体951-1的一部分)。弹簧束950可作为弹簧偏压活塞组件操作,其中杆组件970用作活塞,所述活塞被座置在弹簧束950的壳体951-1和951-2(例如,壳体盖等)中的一个或更多个弹簧元件960偏压。在图9A和图9B的示例中,弹簧偏压连杆940可用作图7的组件700的连杆730、或连杆730的一部分。
在图9A和9B的示例中,示出了各种调整特征,包括调整螺母996。调整螺母996可包括螺纹,并且可结合杆组件970的一个或更多部分上的配合螺纹而被利用。如所示的,联接部942包括接收活塞部分975的孔946,其中可利用螺母996来确定关于联接部942的联接特征943(例如,开口等)的适当长度。如所示的,联接部944包括接收杆部分978的孔948,其中联接部944设置在关于壳体953-2的适当长度处(例如,经由过盈配合、焊接、螺纹、压接(crimping)、锁定销、锁定垫圈等)。
图9C和图9D示出了处在两种状态中的弹簧束950,其中一种状态(右)是压缩状态,与被联接部944中的开口949在轴向位置中限制的另一种状态相比,其可以是加载状态。在图9C和图9D的示例中,一个或更多个弹簧元件960包括多个堆叠的弹簧垫圈(例如,锥形垫圈或锥状垫圈)。例如,可利用约1到约20个弹簧垫圈,可选地具有一个或更多个平垫圈。作为示例,可利用多个弹簧垫圈和弹簧垫圈的布置来实现期望的加载和/或弹簧常数。
在图9C和图9D的示例状态中,例如相对于圆柱坐标系统r、θ和z,描述了各种尺寸。例如,可限定用于各种件的直径和轴向长度,以及例如比如销992处在杆970的横孔977中的方位角位置,其中联接部944包括作为细长开口(例如,椭圆形、长方形等)的开口949,其可允许销992的定位并且允许确定载荷的量,其中联接部944的较低部分以轴向不可移动的方式联接到壳体951-2(例如,过盈配合、焊接、螺纹接合等)。作为示例,壳体951-2和联接部944中的一个或更多个特征可以是允许预加载荷调整(例如,预加载荷设置)的一个或更多个调整机构特征。
如在图9C和图9D的示例状态中示出的,杆970和销992轴向向下平移,使得壳体951-1更深地移动到壳体951-2中,并且使得一个或更多个弹簧元件960以如下的方式压缩:所述压缩可经由比如例如F = kz(例如,或F = kΔz)的弹簧方程描述。如所示的,杆部分975在联接部944的孔948中平移,其中联接部944被固定到壳体951-2,并且其中杆部分975经由被接收在横孔977中的销992固定,其中杆970包括轴向高于销992(例如,横孔977)的部分978和低于销992(例如,横孔977)的部分975。
图9E示出了包括弹簧束950的弹簧偏压连杆940的透视图,其中销992经由联接部944中的细长开口949被接收并经由杆970中的横孔977被接收。
如图9A、9B、9C、9D和9E中所示的,可例如通过预加载荷对弹簧偏压连杆940加载。这样的预加载荷可经由联接部944与杆970之间的位置关系来设置。例如,壳体951-2可以以如下的方式被固定到联接部944,即:使销992相对于两个细长开口949的(例如,彼此平行并轴向延伸的)各自的顶部部分定位,其中一个或更多个弹簧元件960可处在压缩状态中。
在图9E中,示出了弹簧偏压连杆940的一部分,其中销992与细长开口949的顶部部分接触以及与弹簧束950的端部954接触。如在图9D的压缩状态中示出的,销992向下移动远离细长开口949的顶部部分。在设置了预加荷载的情况下,大于预加载荷的力可进一步使一个或更多个弹簧元件960压缩。例如,在图9C中预加载荷向上推压销的情况下,克服该预加载荷的向下的力可进一步使一个或更多个弹簧元件960压缩并向下移动销992,其可使弹簧偏压连杆940变长。
图10示出了弹簧垫圈1010(例如,锥形垫圈或锥状垫圈或弹簧元件)的示例、平垫圈1012的示例和弹簧垫圈堆叠件1014、1016和1018(例如,弹簧元件堆叠件)的示例。作为示例,弹簧垫圈1010可由金属或合金(例如,金属材料)制成。作为示例,考虑碳钢、不锈钢或可承受操作温度并可提供适当的材料特性的另一种类型的材料。作为示例,弹簧垫圈1010可以是贝氏垫圈(例如,贝氏弹簧)。
如所示的,弹簧垫圈1010可由如下限定:外直径(OD)和内直径(ID)以及厚度(t)、沿着轴线z(例如,圆锥中心轴线)的高度(h),其可从底部表面测量到内直径(例如,开口)的底部边缘、和如从底部测量到顶部的总高度(Ho)。如所示的,总高度(Ho)可以是未被压缩的高度,其中,当加载时,弹簧垫圈1010的高度可减小至小于总高度(Ho)的高度。如所示的,多个弹簧垫圈1010可堆叠以便形成一种或更多种类型的堆叠件,可选地包括一个或更多个平垫圈,比如平垫圈1012。在这样的示例中,可确定堆叠高度、行程(例如Δz)和用于行程的弹簧参数。例如,行程可以是小于约10mm的轴向尺寸,其中,在行程内弹簧参数可以大体恒定(例如,F = kΔz)。
作为示例,行程可以是最大的期望行程,其可允许从一个状态过渡到另一个状态。例如,图7示出了用于组件的打开状态、关闭状态、和关闭并锁定状态。作为示例,考虑从关闭状态过渡到关闭并锁定状态,其中弹簧偏压连杆740可允许连杆组件730增加(例如,伸展)其在端部732与734之间的轴向长度,使得在从关闭状态过渡到关闭并锁定状态期间最大的轴向长度被实现。在这样的示例中,在关闭并锁定状态下,弹簧偏压连杆740可减小(例如,收缩)其在端部732与734之间的轴向长度,并施加可帮助维持连杆组件730处在关闭并锁定状态的载荷。
在关闭并锁定状态中,由弹簧偏压连杆740施加的载荷会是足以允许致动器处在低功率状态(例如,待机功率状态)或例如断电状态的。例如,弹簧偏压连杆740可推压端部734抵靠着表面711,以维持阀塞702相对于阀座703处在关闭并锁定状态。
为了从关闭并锁定状态过渡到关闭状态,并且例如到打开状态,致动器可施加经由弹簧偏压连杆740致使连杆组件730轴向变长的致动力。作为示例,在从关闭状态过渡到一个或更多个打开状态期间,弹簧偏压连杆740可以处在大体固定的轴向长度下。例如,轴向长度的改变可用于(例如,相对于关闭状态)过渡至关闭并锁定状态、和从关闭并锁定状态过渡出来。
作为示例,弹簧偏压连杆可指的是允许组件被放置到锁定状态中的弹簧偏压锁定连杆。作为示例,弹簧偏压连杆740、弹簧偏压连杆840和/或弹簧偏压连杆940可以是弹簧偏压锁定连杆。
作为示例,在发生了要求改变的情况下,致动器可(例如经由电功率)被致动,以从关闭并锁定状态过渡到另一个状态,该另一个状态可以是例如关闭且非锁定状态或打开状态。例如,所要求的一种或更多种改变可与驱动条件、交通信号、等级等相关联。作为示例,致动器可根据控制方案可选地打开阀,所述控制方案可基于一个或更多个因素(例如,需求、压力等)。
如关于图1提及的,排气阀125的调节可用于导向低压涡轮增压器120-2。例如,当达到预置的发动机RPM或增压压力时,控制器可致动排气阀125(例如,过渡到打开状态或更加打开的状态)以(例如经由物理转向或压力差)增加到涡轮机126-2的排气流。在这样的情景中,当排气阀125构造成沿着引起涡轮机126-1的完全或显著旁通的取向时,到涡轮机126-2的增加的流使轴122-2的旋转速度增大,这使涡轮增压器120-2准备用于更加迅速的响应和功率输出(例如,具有最小的涡轮滞后)。
作为示例,偏压机构可包括多个堆叠的锥状垫圈,其可被称为弹簧垫圈。例如,偏压机构可包括多个贝氏垫圈,其可以是锥状垫圈(例如,材料的环形件成一角度,如可以是圆锥的一部分)。作为示例,锥状垫圈可提供弹簧特性,并可提供相对较高的疲劳寿命,并以相对小的偏转量(例如,毫米级的(the order of millimeters),其可以是小于约10mm、或小于约15mm、或小于约25mm)提供相对高的载荷容量。
作为示例,锥状垫圈可被堆叠,以修改有效弹簧常数和/或偏转量。作为示例,沿着相同的圆锥方向堆叠可并联增加有效弹簧常数,例如以产生较刚硬的接头(例如,在相同的偏转下);然而,沿着交替的圆锥方向堆叠实际上可类似于串联增加弹簧,导致较低的弹簧常数和较大的偏转。作为示例,偏压元件可包括沿一个方向堆叠或沿两个方向堆叠,例如以定制弹簧性能和偏转。
作为示例,在n个垫圈并联堆叠(面向相同的方向)的情况下,偏转与一个垫圈情况下的偏转相等,而载荷是一个垫圈情况下的载荷的n倍。另一方面,如果n个垫圈串联堆叠(面向交替的方向),那么偏转等于一个垫圈情况下的偏转的n倍,而载荷与一个垫圈情况下的载荷相等。作为示例,考虑以下方程:
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中n i 是第i组中垫圈的数目,g是组的数目,以及k是一个垫圈的弹簧常数,K是总弹簧常数。
作为示例,2级TBV(涡轮机旁通阀)机构可用于例如在低功率/低发动机RPM操作点下使阀抵抗排气歧管压力保持关闭。在这样的阀的两侧的相对高的压力差会需要对机构施加相对大的连续的致动力。各种电致动器不一定会适于连续的高载荷操作状况(例如,由于致动器马达线圈的电阻生热,其可限制可用的峰值、连续的力)。大的真空气动致动器可用于这些应用,但它们需要真空源(例如,安装在发动机上的真空泵),并且更加适于开-关类型的操作,而非在从高压涡轮过渡到低压涡轮的2级系统期间所期望的精细控制致动。
图11示出了包括打开状态1102、关闭状态1104和死点状态1106的示例状态、关于弹簧偏压连杆的行为的示例绘图1107,并且还示出了示例绘图1110,其包括操作路径(例如,路径部段)和相对于曲柄角和致动器转矩图示的状态。
示例的死点状态1106被图示成具有尺寸Δz,Δz指示例如与示例的打开状态1102和示例的关闭状态1104相比连杆在长度上延伸的量;注意到,示例的硬止挡状态可包括比示例的死点状态1106的长度小的长度。如图11中所示,连杆的轴向长度在关闭状态1104中会增加,其中阀塞与排气旁通阀的阀座接触。在这样的状态中,阀塞与阀座之间的接触力会增加,这可增加排气旁通阀例如相对于排气气体压力差的密封,其中排气旁通阀的阀座侧上的排气压力大于阀塞侧上的排气压力。
如在绘图1107中示出的,弹簧偏压连杆可包括预加载荷值FP,其中施加超过预加载荷值FP的力(例如,载荷)F会导致弹簧偏压连杆增加其轴向长度。弹簧偏压连杆的特定的长度可用于死点力(例如,死点载荷),由FDP指示,其被示出为对应于Δz的长度的轴向增加,在图11的示例中这发生在关闭状态1104之后。作为示例,比如F = kz的关系可用来确定与排气旁通阀的控制相关的一个或更多个参数。作为示例,可以经由弹簧偏压连杆中的一个或更多个锥形垫圈的布置来确定在相对小的位移上可大体恒定的弹簧参数。作为示例,方法可包括相对于排气旁通阀和致动器确定弹簧偏压连杆的尺寸,所述致动器可以是电致动器。在这样的示例中,这些部件可操作地联接,使得对于排气旁通阀相对于阀座的关闭状态存在死点,使得可减少电致动器的功率消耗(例如,可选地减少至零),同时经由至少部分由弹簧偏压连杆施加的力来维持关闭状态。
作为示例,方法可包括设置用于弹簧偏压连杆的预加载荷值。例如,如在绘图1107中示出的,考虑通过调整弹簧偏压连杆的一个或更多个部件,比如图8A-8D中所示的螺母894,来设置值FP,或者例如如在图9A-9D中示出的,设置壳体951-2与联接部944之间的轴向关系。或者例如如在图9A-9D中示出的,确定销,比如销992(例如及其相关开口977)的尺寸。作为示例,弹簧偏压连杆可被调整以设置预加载荷值,其中,由于载荷值大于该预加载荷值,因此发生了弹簧偏压连杆的变长。
如在绘图1110中示出的,致动器转矩在对应于示例死点状态1106的死点处增加到峰值,然后可在对应于硬止挡状态的硬止挡件处减小到接近零(例如,或零)。在图11的示例中,打开路径和关闭路径中的差可至少部分归结于例如排气压力,因为排气压力可利于打开旁通阀。
如在绘图1110中示出的,一旦旁通阀被关闭抵靠着阀座,致动器就可连续地使其轴(例如,或钉)旋转,以对旁通阀施加增加的密封力,其中,所述力拉伸弹簧偏压连杆(例如,见死点状态1106中的Δz)。当致动器轴旋转到足以移动越过连杆的死点状态的程度时,连杆可过渡到硬止挡状态。在硬止挡状态中,致动器供电可下降(例如,被放置在降低的功率状态中),其可以是无功率状态。在硬止挡状态中,可通过由弹簧偏压连杆提供的载荷使旁通阀保持关闭和密封。
如在图11的示例中示出的,当致动器的轴或钉逆时针旋转时,旁通阀从打开状态1102过渡到关闭状态1104,其中旁通阀与阀座接触;因此,不发生旁通阀相对于阀座的进一步移动。然而,当致动器的轴或钉进一步逆时针旋转时,由致动器施加的力通过压缩一个或更多个弹簧元件而导致弹簧偏压连杆变长。作为示例,死点可以是中心点。作为示例,可经由旋转机构,比如电致动器的轴的旋转,达到死点,其中连杆附连到轴,轴可沿顺时针旋转并可沿逆时针方向旋转。
作为示例,可旋转电致动器的轴,同时阀塞保持大体静止并与阀座接触(即,关闭状态)。在这样的示例中,当阀塞相对于阀座处在关闭状态中时,由于电致动器通过旋转其轴而施加的力,其中所施加的力超过弹簧偏压连杆的预加载荷,因此,操作地联接到电致动器并操作地联接到阀塞的弹簧偏压连杆可以增加其轴向长度。
尽管各种示例涉及可包括旋转轴(例如,旋转驱动器)的电致动器,然而作为示例,电致动器可提供线性致动移动,其中电致动器操作地联接到连杆机构,所述连杆机构包括具有一定量的旋转移动的部件的布置,并且其中连杆机构包括与阀塞相对于阀座的关闭状态相关的死点,并且其中在死点处,对于线性电致动器,功率会降低。
图12示出了如处在图11的死点状态1106中的组件1200的示例。在图12的示例中,致动器1210可控制旁通阀1220,其中连杆组件1230被用作控制机构的一部分,其连接致动器1210与旁通阀1220。图12还示出了绘图1207(例如,见图11的绘图1107)。
如在图12的示例中示出的,连杆组件1230包括阀端部1232和致动器端部1234,其中连杆1222(例如,杆)包括操作地联接到连杆组件1230或作为连杆组件1230的一部分的钉1224,并且其中连杆1222包括操作地联接到旁通阀1220的开口或钉1226(例如,作为旁通阀1220的可旋转轴或操作地联接到旁通阀1220的可旋转轴)。
在图12的示例中,连杆组件1230包括延伸部1235,具有相对直的轴向部分1237和连接件1239。如所示的,连杆组件1230包括弹簧偏压连杆1240,其具有从连杆组件1230的连接件1239到致动器端部1234的轴向跨度。
图12还示出致动器1210为包括操作地联接到连杆1214的可旋转轴,连杆1214操作地联接到连杆组件1230的致动器端部1234。例如,致动器1210可以是电致动器,其包括定子和转子,由电功率驱动以使转子旋转,转子可以是可旋转的轴。
在图12的示例中,连杆1214可经由致动器1210的可旋转轴的旋转而顺时针和逆时针旋转,并且致动器端部1234可包括例如操作地联接到连杆1214的开口或钉。这样的联接可允许钉在开口中旋转和/或开口绕着钉旋转,同时致动器端部1234可在连杆1214的半径上扫过一段弧。作为示例,可包括夹子(例如,C形夹)、销或其它的部件,以使致动器端部1234相对于连杆1214固定。
如提及的,四连杆机构方法可被用作阀控制机构的一部分。在这样的示例中,可包括弹簧偏压连杆,比如例如图12的弹簧偏压连杆1240。
图12示出组件1200为包括阀塞1202、阀座1203、作为可旋转的轴的钉1226,其可在壳体的孔中旋转,以导致阀塞1202朝着阀座1203移动并接触阀座1203以及移动远离阀座1203。旁通阀1220的示例状态可包括打开状态、关闭状态和锁定状态,所述锁定状态即关闭并锁定状态。在关闭并锁定状态中,电致动器1210几乎不会消耗能量(例如,寄生消耗或待机消耗),因为组件可经由包括弹簧偏压的机制被维持在关闭并锁定状态中。
作为示例,组件1200的各种部件可由金属和/或合金(例如,金属材料)制成。作为示例,考虑碳钢、不锈钢或可承受操作温度并可提供适合的材料性能的另一种类型的材料。
作为示例,可由多连杆机构(multibar linkage)的弹簧偏压连杆施加使旁通阀维持在可对应于硬止挡状态的关闭位置中的载荷。作为示例,致动器可经由致动器转矩而使这样的多连杆机构从硬止挡状态过渡到死点状态(例如,中心点状态),所述致动器转矩经由轴沿着使得旁通阀处在关闭位置中的方向的旋转而施加,然后其可经由轴沿着相同方向的进一步旋转而过渡到打开状态。
作为示例,用于两级涡轮增压器的排气旁通阀的组件可包括:第一涡轮增压器级;第二涡轮增压器级;包括打开状态和关闭状态的排气旁通阀;致动器;和将排气旁通阀连接到致动器的连杆机构,其中,连杆机构包括具有预置载荷的弹簧偏压连杆,其中,在排气旁通阀的关闭状态中,弹簧偏压连杆的轴向长度响应于致动器施加超过预置载荷的载荷而增加。在这样的示例中,排气旁通阀可包括关闭并锁定状态。在这样的示例中,在关闭状态与关闭并锁定状态之间的取向中,弹簧偏压连杆可处在最大轴向长度处。作为示例,在关闭并锁定状态中,弹簧偏压连杆可施加锁定力。
作为示例,弹簧偏压连杆可包括壳体和固定到壳体的杆和相对于壳体可平移的弹簧偏压杆。在这样的示例中,壳体可限定室,其中,在室中布置至少一个锥形垫圈。
作为示例,弹簧偏压连杆可包括相对于第二壳体可轴向平移的第一壳体、固定到第一壳体的杆和固定到第二壳体的杆。在这样的示例中,第一壳体和第二壳体可限定室,其中,在室中布置至少一个锥形垫圈。
作为示例,用于两级涡轮增压器的排气旁通阀的组件可包括:第一涡轮增压器级;第二涡轮增压器级;包括打开状态和关闭状态的排气旁通阀;致动器;和将排气旁通阀连接到致动器的连杆机构,其中,连杆机构包括具有预置载荷的弹簧偏压连杆,其中,在排气旁通阀的关闭状态中,弹簧偏压连杆的轴向长度响应于致动器施加超过预置载荷的载荷而增加,并且其中,组件可包括至少一个锥形垫圈,其可至少部分地确定预置载荷。例如,可通过给锥形垫圈施加力来使锥形垫圈被加载,所述力在轴向方向压缩锥形垫圈以减小锥高度。在这样的示例中,锥形垫圈可至少部分由弹簧常数(例如,k)表征,其中力的量(例如,载荷)可经由取决于弹簧常数的方程被限定。作为示例,对于锥形垫圈的相对小距离的轴向压缩,锥形垫圈的行为可以是大体线性的,其中力可表示为例如F = kz,其中z沿着锥形垫圈的锥形形状的轴向方向。对于单个锥形垫圈,与轴向压缩相关的相对小的距离可以是毫米级(例如,小于约10mm、小于约5mm、若干毫米级等)。
作为示例,组件可包括多个锥形垫圈。在这样的示例中,组件可包括轴向布置在多个锥形垫圈中的两个之间的至少一个平垫圈。作为示例,组件可包括多个锥形垫圈,所述多个锥形垫圈包括至少两个串联锥形垫圈。
作为示例,组件可包括弹簧偏压连杆,所述弹簧偏压连杆包括用于将弹簧偏压连杆设置到预置载荷的载荷调整机构,例如,其中载荷调整机构设置弹簧偏压连杆的相对的杆之间的轴向距离。这样的轴向距离可与弹簧偏压连杆的弹簧束的一个或更多个弹簧元件的压缩状态相关。在这样的状态中,一个或更多个弹簧元件可轴向向外施加力,使得在施加了大于预加载荷力的力的情况下,会发生一个或更多个弹簧元件的进一步压缩,以及弹簧偏压连杆的轴向变长。
作为示例,弹簧偏压连杆可包括杆和至少一个锥形垫圈,所述至少一个锥形垫圈包括开口,其中杆布置在所述开口中。
作为示例,弹簧偏压连杆可包括相对于轴向固定的杆可平移的弹簧偏压杆。
作为示例,组件可包括电致动器。例如,考虑包括电动马达的电致动器,所述电动马达包括操作地联接到连杆机构的轴,所述连杆机构包括弹簧偏压连杆,所述弹簧偏压连杆包括一个或更多个锥形垫圈。
作为示例,组件可包括排气旁通阀,其在打开状态中允许内燃发动机的排气气体中的至少一部分旁通多个涡轮增压器级中的一个。作为示例,考虑作为低排气气流级的第一涡轮增压器级和作为高排气气流级的第二涡轮增压器级。
作为示例,在排气旁通阀的打开状态中,组件可包括用于内燃发动机的排气的至少一部分旁通第一涡轮增压器级而存在的路径。
作为示例,方法可包括:致动操作地联接到两级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆机构的电动马达,其中连杆机构包括具有预置载荷的弹簧偏压连杆,其中,弹簧偏压连杆的轴向长度响应于施加超过预置载荷的载荷而增加;以及,通过施加超过预置载荷的载荷以使弹簧偏压连杆的轴向长度增加并然后减小载荷以减小弹簧偏压连杆的轴向长度,而使旁通阀从关闭状态过渡到关闭并锁定状态。在这样的方法中,弹簧偏压连杆的轴向长度响应于施加超过预置载荷的载荷而增加,其中排气旁通阀处在关闭状态中,其中阀塞接触阀座。在控制多级涡轮增压器系统的排气旁通阀中可实施这样的方法。作为示例,这样的方法可包括例如通过将连杆机构定位在特定的状态中而减少电动马达的功率消耗,所述特定状态可至少部分地经由弹簧偏压连杆维持(例如,死点状态,其可与排气旁通阀的关闭并锁定状态相关)。
作为示例,用于两级涡轮增压器的排气旁通阀的组件可包括:第一涡轮增压器级;第二涡轮增压器级;包括打开状态和关闭状态的排气旁通阀;和将排气旁通阀连接到致动器的连杆机构,其中,对于排气旁通阀的关闭状态连杆机构包括锁定状态。在这样的示例中,连杆机构可包括至少一个弹簧。
作为示例,连杆机构可包括对应于排气旁通阀(例如,排气气体旁通阀)的关闭状态的零点,其中,在到锁定状态的过渡中,连杆机构的长度增加并随后长度减小。在这样的示例中,过渡到非锁定状态可包括在增加长度之后减小长度。
作为示例,在打开状态中,排气旁通阀可允许内燃发动机的排气气体中的至少一部分旁通多个涡轮增压器级中的一个。作为示例,第一涡轮增压器级可以是低排气气流级并且第二涡轮增压器级可以是高排气气流级。作为示例,在排气旁通阀的打开状态中,路径可被打开,用于内燃发动机的排气气体中的至少一部分旁通第一涡轮增压器级。
作为示例,方法可包括:经由致动器使连杆机构过渡到相对于阀的关闭并锁定状态,并且当处在锁定状态中时,减少供应给致动器的功率。例如,致动器可以是电功能的致动器,其中减少供应给其的功率可允许致动器冷却,或者例如不因电功率的供应而生成热能。作为示例,用于车辆的连杆机构和致动器系统的工作循环可主要处在关闭并锁定状态,使得供应给致动器的功率可用于工作循环的部分,其中例如阀的打开是期望的(例如,涡轮增压器系统的排气旁通阀)。
尽管已经在附图中图示并在前述具体实施方式中描述了方法、装置、系统、布置等的一些示例,然而将理解的是,所公开的示例实施例不是限制性的,而是在不偏离由所附权利要求陈述并限定的精神的情况下能够有许多的重新布置、修改和替换。

Claims (19)

1.一种用于两级涡轮增压器的排气旁通阀的组件,所述组件包含:
第一涡轮增压器级;
第二涡轮增压器级;
包含打开状态和关闭状态的排气旁通阀;
致动器;和
将所述排气旁通阀连接到所述致动器的连杆机构,其中,所述连杆机构包含:具有在压缩状态中预置载荷的弹簧偏压连杆;壳体;设置在所述壳体中的至少一个弹簧元件;以及载荷调整机构,所述载荷调整机构包含在所述壳体外部的部件,其中,所述部件的轴向位置为所述弹簧偏压连杆设置所述预置载荷并且为所述至少一个弹簧元件设置能够压缩的轴向长度,并且其中,在所述排气旁通阀的关闭状态中,所述弹簧偏压连杆的轴向长度响应于所述致动器施加超过所述预置载荷的载荷而增加,以便进一步压缩所述至少一个弹簧元件并且减小所述能够压缩的轴向长度。
2.如权利要求1所述的组件,其中,所述排气旁通阀包含关闭并锁定状态。
3.如权利要求2所述的组件,其中,在所述关闭状态与所述关闭并锁定状态之间的取向中,所述弹簧偏压连杆处在最大轴向长度。
4.如权利要求2所述的组件,其中,在所述关闭并锁定状态中,所述弹簧偏压连杆施加锁定力。
5.如权利要求1所述的组件,其中,所述弹簧偏压连杆包含固定到所述壳体的杆和相对于所述壳体能够平移的弹簧偏压杆。
6.如权利要求5所述的组件,其中,所述壳体限定室,并且其中,所述至少一个弹簧元件包含在所述室中布置的至少一个锥形垫圈。
7.如权利要求1所述的组件,其中,所述壳体包含相对于第二壳体部件能够轴向平移的第一壳体部件。
8.如权利要求7所述的组件,其中,所述第一壳体部件和所述第二壳体部件限定室,并且其中,所述至少一个弹簧元件包含在所述室中布置的至少一个锥形垫圈。
9.如权利要求1所述的组件,其中,所述至少一个弹簧元件包含至少一个锥形垫圈。
10.如权利要求9所述的组件,包含多个锥形垫圈。
11.如权利要求9所述的组件,包含轴向地布置在多个锥形垫圈中的两个之间的至少一个平垫圈。
12.如权利要求1所述的组件,其中,所述弹簧偏压连杆包括相对的杆,并且其中,所述部件是被接收在所述相对的杆中的一个的横孔中的销。
13.如权利要求1所述的组件,其中,所述弹簧偏压连杆包含杆,并且其中,所述至少一个弹簧元件包含至少一个锥形垫圈,所述至少一个锥形垫圈包含开口,其中,所述杆布置在所述开口中。
14.如权利要求1所述的组件,其中,所述弹簧偏压连杆包含弹簧偏压杆,所述弹簧偏压杆由所述至少一个弹簧元件偏压并且相对于轴向固定的杆能够平移。
15.如权利要求1所述的组件,其中,所述致动器包含电致动器。
16.如权利要求15所述的组件,其中,所述电致动器包含电动马达,所述电动马达包含操作地联接到所述连杆机构的轴。
17.如权利要求1所述的组件,其中,在所述打开状态中,所述排气旁通阀允许内燃发动机的排气气体中的至少一部分旁通所述涡轮增压器级中的一个。
18.如权利要求1所述的组件,其中,所述第一涡轮增压器级包含低排气气流级,并且其中,所述第二涡轮增压器级包含高排气气流级。
19.如权利要求1所述的组件,其中,在所述排气旁通阀的打开状态中,存在用于内燃发动机的排气气体中的至少一部分旁通第一涡轮增压器级的路径。
CN201710859761.6A 2016-09-22 2017-09-21 用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆 Active CN107869386B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/273595 2016-09-22
US15/273,595 US10697361B2 (en) 2016-09-22 2016-09-22 Linkage for exhaust bypass valve of multi-stage turbocharger

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107869386A CN107869386A (zh) 2018-04-03
CN107869386B true CN107869386B (zh) 2021-11-12

Family

ID=59901408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710859761.6A Active CN107869386B (zh) 2016-09-22 2017-09-21 用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10697361B2 (zh)
EP (1) EP3299602A1 (zh)
CN (1) CN107869386B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112019004699T5 (de) 2018-09-21 2021-06-10 Borgwarner Inc. Wastegateanordnung
DE112019004734T5 (de) 2018-09-21 2021-06-02 Borgwarner Inc. Wastegateanordnung
DE102018217039A1 (de) * 2018-10-04 2020-04-09 Continental Automotive Gmbh Abgasturbolader mit einer aktuatorbetätigten Stellvorrichtung und einem Übertragungselement
CN214036915U (zh) 2019-09-20 2021-08-24 博格华纳公司 废气门组件和涡轮增压器
US11859525B2 (en) * 2020-08-01 2024-01-02 Andrew Hlava Turbocharger manifold, system, and method
US11982222B2 (en) * 2020-08-17 2024-05-14 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Wastegate valve device, turbine, and turbocharger
US11333064B1 (en) * 2021-05-11 2022-05-17 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger bypass valve and actuator assembly therefor having guided toggle
CN116045063B (zh) * 2023-03-08 2023-06-20 江苏毅合捷汽车科技股份有限公司 用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1133627A (zh) * 1993-09-13 1996-10-16 联合讯号公司 具有带导引阀的气动致动器的涡轮增压器
CN1262400A (zh) * 1999-01-26 2000-08-09 本田技研工业株式会社 车辆用悬挂装置的初始设定载荷调整装置
CN102052144A (zh) * 2009-11-02 2011-05-11 罗伯特.博世有限公司 用于阀舌门的调整装置
CN102713197A (zh) * 2010-01-26 2012-10-03 罗伯特·博世有限公司 传动系统以及废气涡轮增压器
CN102808689A (zh) * 2011-06-01 2012-12-05 霍尼韦尔国际公司 用于排气旁通阀的阀座和衬垫
CN102893013A (zh) * 2010-05-10 2013-01-23 大陆汽车有限责任公司 用于控制内燃机的排气阀的装置
CN103511063A (zh) * 2013-10-29 2014-01-15 汉美综合科技(常州)有限公司 可调背靠背双侧叶轮涡轮增压器
CN103573397A (zh) * 2012-08-02 2014-02-12 霍尼韦尔国际公司 致动器和阀联动装置
JP2014088805A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関
CN104302888A (zh) * 2012-03-13 2015-01-21 大陆汽车有限公司 具有废气门阀和倒拖旁通阀的废气涡轮增压机
CN104295838A (zh) * 2014-09-19 2015-01-21 慈溪市宗汉中正快速接头厂(普通合伙) 一种省力流体快速连接器
CN104295361A (zh) * 2013-06-26 2015-01-21 霍尼韦尔国际公司 具有旁通阀的涡轮增压器
JP2015094283A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 株式会社Ihi ダイヤフラム式アクチュエータ及び過給機
CN104791500A (zh) * 2015-04-17 2015-07-22 泰州市自立环保管件设备厂 一种船用超强耐腐蚀不锈钢铸件阀体
CN105358798A (zh) * 2013-07-11 2016-02-24 大陆汽车有限公司 用于操纵废气涡轮增压器的废气门瓣的装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3851538A (en) * 1973-05-21 1974-12-03 Philadelphia Gear Corp Torque switch mechanism
JPH0351546Y2 (zh) * 1986-01-07 1991-11-06
GB2370865A (en) 2000-12-27 2002-07-10 Luk Lamellen & Kupplungsbau A compliant link
US8353153B2 (en) 2010-02-25 2013-01-15 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Snapper valve for hot end systems with burners

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1133627A (zh) * 1993-09-13 1996-10-16 联合讯号公司 具有带导引阀的气动致动器的涡轮增压器
CN1262400A (zh) * 1999-01-26 2000-08-09 本田技研工业株式会社 车辆用悬挂装置的初始设定载荷调整装置
CN102052144A (zh) * 2009-11-02 2011-05-11 罗伯特.博世有限公司 用于阀舌门的调整装置
CN102713197A (zh) * 2010-01-26 2012-10-03 罗伯特·博世有限公司 传动系统以及废气涡轮增压器
CN102893013A (zh) * 2010-05-10 2013-01-23 大陆汽车有限责任公司 用于控制内燃机的排气阀的装置
CN102808689A (zh) * 2011-06-01 2012-12-05 霍尼韦尔国际公司 用于排气旁通阀的阀座和衬垫
CN104302888A (zh) * 2012-03-13 2015-01-21 大陆汽车有限公司 具有废气门阀和倒拖旁通阀的废气涡轮增压机
CN103573397A (zh) * 2012-08-02 2014-02-12 霍尼韦尔国际公司 致动器和阀联动装置
JP2014088805A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関
CN104295361A (zh) * 2013-06-26 2015-01-21 霍尼韦尔国际公司 具有旁通阀的涡轮增压器
CN105358798A (zh) * 2013-07-11 2016-02-24 大陆汽车有限公司 用于操纵废气涡轮增压器的废气门瓣的装置
CN103511063A (zh) * 2013-10-29 2014-01-15 汉美综合科技(常州)有限公司 可调背靠背双侧叶轮涡轮增压器
JP2015094283A (ja) * 2013-11-12 2015-05-18 株式会社Ihi ダイヤフラム式アクチュエータ及び過給機
CN104295838A (zh) * 2014-09-19 2015-01-21 慈溪市宗汉中正快速接头厂(普通合伙) 一种省力流体快速连接器
CN104791500A (zh) * 2015-04-17 2015-07-22 泰州市自立环保管件设备厂 一种船用超强耐腐蚀不锈钢铸件阀体

Also Published As

Publication number Publication date
EP3299602A1 (en) 2018-03-28
US20180080370A1 (en) 2018-03-22
CN107869386A (zh) 2018-04-03
US10697361B2 (en) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107869386B (zh) 用于多级涡轮增压器的排气旁通阀的连杆
US9488182B2 (en) Control shaft seal
CN1313711C (zh) 可变几何尺寸的涡轮增压器
EP2321508B1 (en) Butterfly valve for turbocharger systems
EP2530275B1 (en) Valve seat and gasket for exhaust bypass valve
US20030010029A1 (en) Variable geometry turbine
US8122716B2 (en) VNT flow calibration adjustment
KR102142331B1 (ko) 터빈 웨이스트게이트
US9353637B2 (en) Turbine exhaust housing
US20130302148A1 (en) Expansion Seal
KR20190133763A (ko) 가변 터빈 기하학적 형상 터보차저용 페이스 시일 조립체
US20150000268A1 (en) Variable geometry nozzle and associated method of operation
US9890699B2 (en) Turbocharger turbine wastegate mechanism
KR20160061442A (ko) 단축 자동 조심 피봇부를 갖는 가변 터빈 구조 베인
US10167773B2 (en) Loaded turbocharger turbine wastegate control linkage joints
US20150247448A1 (en) Turbocharger turbine wastegate mechanism
US20150003957A1 (en) Turbine exhaust seal
US10036274B2 (en) Variable pivot center VTG vanes and vane pack assembly
CN105736067B (zh) 涡轮排气密封件
EP3179069A2 (en) Exhaust bypass valve of multi-stage turbocharger
WO2014172144A1 (en) Vibration resistant flex flange ball stud
EP3118434B1 (en) Actuator linkage mechanism for an exhaust bypass valve of a multi-stage turbocharger
JP5874681B2 (ja) バルブ駆動装置
US10087940B2 (en) Exhaust turbine assembly
CN111691969A (zh) 涡轮增压器涡轮机废气门组件

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180806

Address after: American California

Applicant after: Garrett Communications Co., Ltd.

Address before: new jersey

Applicant before: Honeywell International Corp.

TA01 Transfer of patent application right
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220216

Address after: Swiss basil

Patentee after: Garrett Power Co.,Ltd.

Address before: California, USA

Patentee before: Garrett Transportation 1

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220331

Address after: No. 8, Newton Road, Pudong New Area (Shanghai) pilot Free Trade Zone, Shanghai

Patentee after: Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Address before: Swiss basil

Patentee before: Garrett Power Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right