CN108431394B - 内燃机的调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的调节装置，具有进气管路(12)、接入进气管路(12)的废气再循环管路(16)、其中构造有进气管路(12)和废气再循环管路(16)的壳体(10)，用作转动轴线(30)的轴件(28)，在该轴件上偏心地支承有调节体(36)，轴件垂直于进气管路(12)和废气再循环管路(16)的中轴线地布置，其中，在进气管路(12)在废气再循环管路(16)的接口上游至少被节流时所处的第一终端位置中该调节体(36)的第一表面(44)的法向矢量指向该进气管路(12)的上游侧；而在废气再循环管路(16)被关闭的第二终端位置中调节体(36)的第二表面(50)的法向矢量指向废气再循环管路(16)。其缺点在于废气的导入干扰流动且导致凝结物增加和流动阻力增加。为解决该问题按照本发明建议在该第二表面(50)上构造有导引肋件(52)，在废气再循环管路(16)打开时废气流沿导引肋件流入进气管路(12)。

Description

内燃机的调节装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的调节装置，所述调节装置具有进气管路、接入进气管路的废气再循环管路、壳体，所述壳体中构造有进气管路和废气再循环管路，用作旋转轴线的轴件，在所述轴件上偏心地支承有调节体，所述轴件垂直于进气管路和废气再循环管路的中轴线地布置，其中，在第一终端位置中所述调节体的第一表面的法向矢量指向所述进气管路的上游侧，在第一终端位置中进气管路在废气再循环管路的接口的上游至少被节流，并且在第二终端位置中所述调节体的第二表面的法向矢量指向废气再循环管路，在所述第二终端位置中废气再循环管路被关闭。

背景技术

这种调节装置用于内燃机中，用于在被导回的废气量或新被进气的空气量的组成方面控制引入内燃机气缸的气流。取决于内燃机的运行状态，为实现最小废气值和最大功率值而设置不同的混合比例。

为了调节，要么可以使用两个分开的阀门，其中可以通过这两个阀门实现总量调节，要么这些调节阀门包括两个阀体，这两个阀体通过共同的调整装置操纵，使得仅改变混合物。这种设计尤其用于可以通过压缩机的功率来调节总进气量的涡轮增压发动机。为了能把相应的调节装置设计得更小，也能想到的是使用与两个管路配合作用的仅一个调节体而不是两个调节体。在这些设计中，废气再循环管路通常直接在用作节流阀的活门的下游接入空气进气管路。在期望升高废气再循环率时，随废气再循环阀的打开，节流门被以相同程度关闭，这导致废气再循环管路的自由横截面增大，还导致废气再循环管路中的压降升高，由此相较于被进气的空气量升高了废气的份额。

例如在DE 10 2012 101 851 B4中公开了这种装置，其中，两个平行布置的活门被共同的转轴操纵，使得随两个活门的旋转，第一活门从空气进气管路的阀座离开，而第二活门向废气再循环管路的垂直于空气进气管路的阀座布置的阀座靠近，直到空气进气管路完全打开并且废气再循环管路完全关闭。无论是控制废气再循环管路的第二活门还是用于控制空气进气管路的第一活门，阀座都分别构造为止挡件，在活门封闭相应管路的位置中活门在周向贴靠在活门上。转轴布置在废气再循环管路的接口与空气进气管路中的阀座之间的壳体壁处，使得流动不受轴的影响。在废气再循环管路的接口的区域中额外地布置有涡旋产生器，通过涡旋产生器给废气流加上涡旋以改进与空气流的混合。

还由US2009/0283076A1已知一种活门，其被布置在进气管路中并且在活门内部构造有管路，废气在该管路中流过，该废气在与轴对置的活门端部上被导入空气流。通过这种装置实现两种气流很好的混合，然而不仅该活门的制造很费事，而且废气再循环管路相对于活门内部的连接也不可能不产生泄露。用这种阀门不能实现对被导回的废气量的调节。

从DE 10 2006 051 987 B4也已知一种居中支承的调节活门，其表面上构造有多个垂直于活门轴延伸的肋件，所述肋件用于使气流平直。

通过这些已知的装置尽管在使成本和构件最小化的情况下实现了对废气再循环系统的很好的调节，但是已表明的是，尤其在低压废气再循环系统中，在废气流与空气流混合时产生的紊流对涡轮增压器的后接的压缩机或者电动压缩机的功率有不利影响。此外，在潮湿的废气流直接被导入冷的空气流或者向冷的管路壁上导引的情况下，会由于冷凝而产生问题。在气流中产生的冷凝物也会造成在压缩机上的损伤。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是提供一种用于内燃机的调节装置，通过该调节装置在空气流和废气流与已知的设计相比调节性更好的情况下可实现后接压缩机的功率提升，并且可以可靠避免由于出现冷凝而导致的损伤。

上述技术问题通过具有独立权利要求的特征的用于内燃机的调节装置解决。

由于在第二表面上构造有导引肋件，在废气再循环管路打开的情况下废气流沿导引肋件向进气管路中流入，以此可以使得被导回的废气流定向地导入进气管路中。按照导引肋件的设计方案和布置方式以此不仅可以避免在废气中水的冷凝，也可以避免由于对工作轮的不利冲流和因为出现紊流而产生的流动阻力造成的压缩机功率下降。

优选地，第一阀座构造在进气管路中，在调节体的第一终端位置中调节体以调节体的第一表面贴靠在第一阀座上。通过该表面在阀座上的这种轴向的贴靠实现进气管路的近似无泄漏的封闭。

此外有利的是，在废气再循环管路的接口处构造第二阀座，在调节体的第二终端位置中调节体的第二表面以不具有导引肋件的区域紧靠第二阀座。因此，尽管存在导引肋件，废气再循环管路还是可以非常好地密封地被封闭，方法是为了所述表面在阀座上的轴向的贴靠而使用一种区域，在该区域上未构造导引肋件。

在备选的有利的改进设计方案中，调节体具有偏心地固定在轴件上的活门和耦连元件，所述活门具有第一和第二表面，所述耦连元件从第二表面开始延伸并且在耦连元件上构造有关闭元件，所述关闭元件与第二阀座共同作用，其中，导引肋件从第二表面开始最多延伸至关闭元件。

导引肋件有利地相互平行地沿第二表面延伸，以此进行对废气流的拉直，这导致较小的压力损失并且实现废气流的定向对准。

在对此进一步的有利的实施方式中，导引肋件垂直于调节体的旋转轴线延伸。废气流因此在压力损失很小的情况下定向地笔直地导入空气流中。因而使得混合气流能平行地和笔直地导入后续的压缩机入口中，以此提高压缩机的效率。

备选的是，导引肋件被设置为相对于调节体的旋转轴线的角度固定地布置。通过这种设计方案，废气流可以被迫使与空气的主流动方向成一定角度，由此可以在压缩机的入口处产生螺旋形的流动以提升功率。

导引肋件随相对于旋转轴线的距离增加而具有相对于与旋转轴线的垂直线增加的斜度，以此可以在压力损失减小的情况下实现更强的螺旋形流动。

备选地优选的是，导引肋件沿从旋转轴线开始至远离旋转轴线的端部的延伸方向相互倾斜地构造。这意味着，通过肋件构成一种扇形物，该扇形物的窄端构造在活门的远离轴件的侧上。以这种方式使得废气被集束并且可以定向地例如向远离壁的区域中导入，以此可以减少废气中的水在冷的管壁处出现的冷凝，以此提升压缩机的使用寿命。

优选地，第二表面拱曲地构造。这种拱曲也用于把废气向期望的区域中导引。因而例如在凸形构造的情况下得到向空气流中的导引，在拱曲凹形构造的情况下得到在活门的流动盲区

中与空气流没有较大混合的导引。所述拱曲同样被使用，以便在尽可能小的压力损耗下将废气流导向通道的所期望的区域。

相应地，导引肋件优选这样地成形，使得废气流能被导入进气管路的确定的区域中。这取决于构造方式和后续管路布置。取决于内燃机的类型，期望的要么是很好的混合、层流、直的要么是旋流。取决于所需的流动类型，可以构造导引肋件的相应位置以改善发动机功率。

额外有利的是，由第一阀座构成的平面相对于由第二阀座构成的平面围成从70°至80°的角度。这种比较小的设置角度导致在活门旋转时空气流和废气流在整个设置范围上也被改变。因而在此设置范围中，调节曲线的斜率大部分保持不变。

优选地，第一阀座具有比相对于第一阀座在下游的进气管路部段更小的周长，并且在调节体的封闭废气再循环管路的第二端部位置中调节体插入进气管路中的凹部中，所述凹部在布置在进气管路的在上游的部段的流动盲区中。这意味着，在进气管路打开的情况下，不存在由活门造成的流动阻力，使得压缩机被供应更大的空气流。额外的是，管路通过贴靠的活门基本上被延长，使得在阀座后方的同样会导致流动损失的涡流形成被阻止。

因而实现了一种调节装置，借助所述调节装置不仅调节进气管路中的空气质量流，也调节废气再循环回路的废气质量流，其中，同时通过改善的流导优化了用于给内燃机增压的后续压缩机的功率。所述流导可以通过导引肋件调整适应于内燃机的相应要求或者说适应于所使用的压缩机的现有的所需的流入条件。通过防止随废气输送的水蒸气的冷凝阻止了在压缩机上和尤其在压缩机的肋件上的损伤。

附图说明

根据本发明的调节装置的实施例在附图中示出并进行如下说明。

图1示出了根据本发明的调节装置的剖切立体图。

图2a)至d)示意性地示出了根据本发明的调节装置的导引肋件的可能设计方案。

具体实施方式

按照本发明的调节装置由壳体10构成，壳体10限定进气管路12并且在壳体10上构造废气再循环管路16的接口14。进气管路12基本上沿笔直的方向延伸直至未示出的涡轮增压器的压缩机壳体的轴向入口，而废气再循环管路16基本垂直于进气管路12地接入进气管路12。

壳体10由基本上管状构造的第一进气壳体18构成，第一进气壳体18 的下游的端部倾斜地构造并且相对于进气管路12的中轴线成大约80°的角度α。该进气壳体18以该下游端部伸入混合壳体20，或者说被插入混合壳体20中直至凸缘22贴靠，经由凸缘22借助螺栓24将进气壳体18固定在混合壳体20上。

废气再循环管路16的接口14在侧向突伸到混合壳体20的开口26中，并且废气再循环管路16的接口14构造为单独的壳体部件。混合壳体20构成进气管路12的延长部，其接着接入压缩机壳体的轴向入口。轴件28在混合壳体20中围绕旋转轴线30可转动地支承，所述轴件28可由致动器32操纵。轴件28的旋转轴线30垂直于进气管路12和废气再循环管路16的中轴线地布置，并且位于废气再循环管路16的位于废气再循环管路16的基于空气流的上游的端部上的接口14与进气壳体18的在进气壳体18的朝向废气再循环管路16的侧面上的轴向的端部之间。进气壳体18的通流横截面小于混合壳体20的通流横截面，其中，进气壳体18这样地固定在混合壳体20 上，即相对于废气再循环管路16的接口14在下游构造的凹部34被布置在源自进气壳体18的空气流的流动盲区中，轴件28在该流动盲区中穿过混合壳体20。

在偏心地布置在进气管路12中的轴件28上固定有调节体36，调节体 36由活门38以及通过耦连元件40固定在第一活门38上的关闭元件42构成。活门38从轴件28开始向混合壳体20的内部延伸并且控制进气管路12的通流横截面。为此，活门38以其第一表面44与用作第一阀座46的进气壳体 18的轴向的端部共同作用，活门38在封闭进气管路12的状态中以第一表面 44在第一终端位置中贴靠在进气壳体18的轴向的端部上，使得在该状态下，第一表面44的法向矢量指向进气管路12的上游侧或者说指向进气壳体18。

在活门38中构造有孔，耦连元件40在该孔中固定在活门38上。耦连元件40垂直于活门38地延伸至与进气壳体18对置的侧，并且以耦连元件40的对置的端部穿过关闭元件42，关闭元件42又固定在耦连元件40的这一端部上。关闭元件42的这种固定导致在轴件28向第二终端位置转动时实现对废气再循环管路16的封闭，在第二终端位置中关闭元件42贴靠在构造在废气再循环管路16的接口14的端部上的第二阀座48上。

根据本发明，在与活门38的第一表面44对置的第二表面50上构造多个导引肋件52，导引肋件52从第二表面50延伸直至关闭元件42，使得这些导引肋件52在废气再循环管路16被封闭的情况下与废气再循环管路16 的接口14相对地布置，而不向接口14中延伸。在该第二终端位置中，第二表面50的法向量指向废气再循环管路16中。相应地在废气再循环管路16 打开时废气流沿这些导引肋件52导引。

在图1中所示的第一实施例中，所述导引肋件52相互平行地并且垂直于轴件28地延伸。这些导引肋件52或者材料配合地与活门38相连，或者与活门一体式制造。若由活门38、导引肋件52、关闭元件42和耦连元件40 构成的调节体36处于图1所示的位置中，则废气流被相对于空气流平直地导入空气流中，以实现均匀的缓慢进行的混合而没有较大紊流，并且使得压力损失很小。这种小的流动阻力导致能通过压缩机入口向压缩机提供大的混合气体量，以此提升后续内燃机的功率。

在此要注意的是，清楚的是也可以取消附加的耦连元件40和附加的关闭元件42并且活门38的第二表面50直接被用于封闭第二阀座48。在这种设计方案中，只需要将贴靠在第二阀座48的区域上设计得不具有导引肋件 52，并且导引肋件52被这样地布置，即轴件28从封闭废气再循环管路16 的终端位置的转动不被在废气再循环管路16的管路壁54上的导引肋件52 的止挡干扰。

在图2a-2d中示出所述导引肋件52的不同的其他有利的设计方案，其形状和布置方式可以根据下游压缩机和内燃机的设计方式和尺寸以及应用领域而不同。

图2a)示出在活门38的第二表面50上的导引肋件52，这些导引肋件52 被以相对于轴件28的旋转轴线的垂直线约20°的角度设置。其结果是，废气流通过这些导引肋件52被转向侧方，并且在废气流进入空气流时在混合气流中产生旋流。这导致两种气流的更快混合并且原则上导致由旋流形的入流造成的压缩机功率提升。

在图2b)的设计方案中也具有因为加入的旋流导致下游压缩机的这种功率提升，然而其流动阻力更小并且总的混合气流被升高。在此设计方案中，再次平行地延伸的导引肋件52被弓形地构造，其中，相对于轴件28的旋转轴线的垂直线的倾角随距离轴件28增加的间距而也增加。相较于在图2a) 中示出的设计方案，通过这种逐渐的废气流转向产生更少的紊流并且流动阻力也因此减小。

图2c)示出在表面50上的导引肋件52另外的可能的设计方案。这些导引肋件52相互之间的间距离随相对轴件28的距离的增加而减小。这意味着，导引肋件52具有相对彼此的倾角。在所示实施例中，废气流相应地被居中集束。以该设计方案也能想到在进气管路12的其他位置上的任意的另外的集束，其中，废气流的居中导入具有的优点是，热的和携带有水蒸气的废气流被导入一种区域，在该区域中废气流不直接被导向进气管路12的根据环境条件或许是冷的壁56。相应地，明显降低了可能出现的水的冷凝，以此又避免了在压缩机的叶片上的损伤。

在图2d)中所示的设计方案中，导引肋件52又垂直于旋转轴线30地构造，然而这些导引肋件30处于在横截面中凹形拱曲的表面58上，这导致废气流不直接导入空气流中，而是在混合壳体20中产生层流，通过该层流也能阻止废气流由于与可能是冷的空气流的混合导致的过快冷却。

所述调节装置因此适于非常精确地对空气质量流中的废气质量流定量，并且适于用仅一个促动器精确调节空气质量流，其中，流动能通过使用在活门的第二表面上的导引肋件近似任意地定向，以优化内燃机的表现或者说下游压缩机的功率，而不必使用另外的安装件。废气流为此可以通过肋件的相应布置而平直定向、集束或者被施加旋流。附加地，废气流要么可以保持远离空气流，要么可以直接被导入空气流中。除了可用这种方式影响的混合度以外，可以影响流动阻力或者废气的冷凝。

要清楚的是，本申请文件的保护范围不限于所述实施例。也可以想到导引肋件的位置的不同变型设计方案，活门的表面的不同形状也是这样。附加的是，调节装置可以设计具有或者不具有附加的关闭元件。

Claims (13)

1.一种用于内燃机的调节装置，其具有

进气管路(12)、

接入进气管路(12)的废气再循环管路(16)、

壳体(10)，所述壳体中构造有所述进气管路(12)和所述废气再循环管路(16)，

用作旋转轴线(30)的轴件(28)，在所述轴件上偏心地支承有调节体(36)，所述轴件垂直于所述进气管路(12)和所述废气再循环管路(16)的中轴线地布置，

其中，在第一终端位置中所述调节体(36)的第一表面(44)的法向矢量指向所述进气管路(12)的上游侧，在所述第一终端位置中所述进气管路(12)在废气再循环管路(16)的接口的上游至少被节流；并且在第二终端位置中所述调节体(36)的第二表面(50)的法向矢量指向所述废气再循环管路(16)，在所述第二终端位置中所述废气再循环管路(16)被关闭，

其特征在于，

在所述第二表面(50)上构造有导引肋件(52)，在所述废气再循环管路(16)打开的情况下废气流沿导引肋件流入所述进气管路(12)。

2.按照权利要求1所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

在所述进气管路(12)中构造有第一阀座(46)，在所述调节体(36)的第一终端位置中调节体以调节体的第一表面(44)贴靠在第一阀座上。

3.按照权利要求2所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

在所述废气再循环管路(16)的接口(14)处构造有第二阀座(48)，在调节体的第二终端位置中所述调节体(36)的第二表面(50)以不具有导引肋件的区域紧靠第二阀座。

4.按照权利要求3所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述调节体(36)具有偏心地固定在所述轴件(28)上的带有所述第一表面(44)和所述第二表面(50)的活门(38)并具有耦连元件(40)，所述耦连元件(40)从所述第二表面(50)开始延伸并且在耦连元件上构造有关闭元件(42)，所述关闭元件(42)与第二阀座(48)共同作用，其中，所述导引肋件(52)从第二表面(50)开始最多延伸至关闭元件(42)。

5.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述导引肋件(52)相互平行地沿第二表面(50)延伸。

6.按照权利要求5所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述导引肋件(52)垂直于所述调节体(36)的旋转轴线(30)延伸。

7.按照权利要求5所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述导引肋件(52)被设置为相对于所述调节体(36)的旋转轴线(30)以固定的角度布置。

8.按照权利要求5所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述导引肋件(52)随相对于所述旋转轴线(30)的距离增加而具有相对于与旋转轴线(30)的垂直线增加的斜度。

9.按照权利要求权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述导引肋件(52)沿从旋转轴线(30)开始至远离旋转轴线(30)的端部的延伸方向相互倾斜地构造。

10.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

第二表面(10)拱曲地构造。

11.按照权利要求1或2所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述导引肋件(52)成形为，使得废气流能被导入所述进气管路(12)的确定的区域中。

12.按照权利要求3所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

由所述第一阀座(46)构成的平面相对于由第二阀座(48)构成的平面围成从70°至80°的角度。

13.按照权利要求2所述的用于内燃机的调节装置，

其特征在于，

所述第一阀座(46)具有比相对于第一阀座(46)在下游的进气管路(12)部段更小的周长，并且在调节体(36)的封闭废气再循环管路(16)的第二端部位置中所述调节体插入所述进气管路(12)中的凹部(34)中，所述凹部布置在所述进气管路(12)的上游部段的流动盲区中。

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