CN109072773A - 用于改进催化剂起燃性能的反向偏移废气门阀组件 - Google Patents
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Abstract
一种涡轮增压器组件(10)可以包括涡轮机叶轮(11)。涡轮机壳体(12)可以包围涡轮机叶轮(11)的至少一部分。废气门口可以由涡轮机壳体(12)限定并且可以在涡轮机叶轮(11)周围提供旁路(57)。阀板(46)可以在关闭废气门口(56)的第一位置与打开废气门口(56)的多个附加位置之间可移动。阀板可以具有面向废气门口(56)的面。轴(44)可以连接到阀板(46)并且可以在枢转点处绕轴线(64)旋转。枢转点可以位于线的与阀板(46)相对的一侧,其中当废气门口(56)被阀板(46)关闭时,该线可以从面延伸并且在面位于其内的平面中延伸。
Description
相关申请的交叉引用
本申请主张于2016年3月23日提交的美国申请第15/078,104号的权益。
技术领域
本公开总体上涉及的领域包括与内燃机一起使用的涡轮增压器,并且更具体地包括用于涡轮增压器的废气门阀。
背景技术
涡轮增压器可以与内燃机一起用来预先充入燃烧空气。
发明内容
多个变型可以涉及一种涡轮增压器组件,该涡轮增压器组件可以包括涡轮机叶轮。涡轮机壳体可以包围涡轮机叶轮的至少一部分。废气门口可以由涡轮机壳体限定并且可以在涡轮机叶轮周围提供旁路。阀板可以在关闭废气门口的第一位置与打开废气门口的多个附加位置之间可移动。阀板可以具有面向废气门口的面。轴可以连接到阀板并且可以在枢转点处绕轴线旋转。枢转点可以位于线与阀板相对的一侧,其中当废气门口被阀板关闭时,该线可以从面延伸并且在面位于其内的平面中延伸。
另外的说明性变型可以涉及一种涡轮增压器组件,该涡轮增压器组件可以包括涡轮机叶轮。可以在涡轮机叶轮周围限定旁路。表面可以围绕旁路延伸并环绕旁路。阀组件可以选择性地关闭旁路。阀组件可以包括与表面配合的面。当旁路关闭时,可以在面的表面侧限定前部区域。前部区域可以在由面限定的平面中向外延伸。面可以围绕可以限定枢转点的轴线旋转。枢转点可以位于前部区域中。
根据在此提供的详细描述,本发明范围内的其他说明性变型将变得显而易见。应当理解,详细描述和具体实施例虽然公开了本发明的变型,但是却仅用于说明的目的,而不是要限制本发明的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将更全面地理解本发明范围内的变型的优选示例,其中:
图1是根据多个变型的涡轮增压器系统的一部分的透视图。
图2是根据多个变型的其中阀被关闭的涡轮增压器系统的废气门阀区域的示意图。
图3是根据多个变型的其中阀被打开的涡轮增压器系统的废气门口区域的示意图。
图4是根据多个变型的其中阀处于打开位置的涡轮增压器系统的废气门阀区域的示意图。
图5是根据多个变型的其中阀处于打开位置的涡轮增压器系统的废气门阀区域的示意图。
具体实施方式
以下对变型的描述在本质上仅是说明性的,决不是要限制本发明的范围、其应用或用途。
根据多个变型,图1中示出了涡轮增压器系统10的一部分。涡轮机壳体12可以限定用于引导进入的排气14的排气流动回路。可以将排气14引导通过入口15并引导在涡轮机壳体12内的涡轮机叶轮处,从而使其旋转。为了露出涡轮机叶轮11,涡轮机壳体12的一部分被示出为剖开的状态。在用于使涡轮机叶轮11旋转之后,排气随后可以通过出口16被引导出涡轮机壳体12,该出口16将离开的排气17引导到可以连接到涡轮机壳体12的排气系统。入口15可以由凸缘包围,以便连接到进入的排气管道。涡轮机壳体12还可以限定从入口15到另一个出口18的备用排气流动路径,其中排气可以绕过涡轮机叶轮11。通过阀组件19可以在废气门口处控制流到出口18的流动,其中阀组件19可以位于涡轮机壳体12内。废气门口可以允许排气绕过涡轮机叶轮11,转而直接从入口15输送到出口18,由此使得排气可以在排气系统中向下游流动。废气门口可以被打开来限制穿过涡轮机的排气,从而用作增压控制装置。在多个变型中,出口16,18可以不是分开的,而是可以组合在一个开口中以便排气离开涡轮机壳体12,这是因为这两个出口都可以通向相同的下游排气管道。
涡轮增压器系统10还可以包括压缩机壳体20,压缩机壳体20可以包含压缩机叶轮,而压缩机叶轮可以通过轴连接到涡轮机叶轮11。压缩机壳体20可以配置为从压缩机叶轮收集空气和气体,并将它们引导通过出口22并引导到可以连接到出口22的发动机进气系统。压缩机壳体20可以通过中央壳体24安装到涡轮机壳体12,而中央壳体24可以支撑将涡轮机叶轮连接到压缩机叶轮的轴。
致动器26可以安装在支架28上的压缩机壳体20附近。致动器26可以通过多种机构中的任何一种来操作,例如气动机构,包括真空、电动或其他动力源。支架28可以连接到中央壳体24或压缩机壳体20。臂30可以从致动器26朝向涡轮机壳体12延伸。臂30可以包括第一段32和第二段34,其长度用螺母36可进行调节,以便锁定长度。臂30可以包括与致动器26相对的端部,该端部具有开口,销可以延伸穿过该开口形成接头48。销可以连接到杆42,杆42可以连接到可旋转轴44。轴44可以延伸到涡轮机壳体12中,并且可以连接到阀组件19的阀板46(图2中示出)。因此,臂30通过致动器26的平移可以使杆42通过接头48旋转,从而使轴44和阀板46发生旋转,进而选择性地打开和关闭废气门口。
具备内燃机的车辆(包括那些采用涡轮增压器的车辆)可以包括排放系统,该排放系统可以位于来自涡轮机壳体12的排气流的下游。对于使用催化反应的排放系统来说,出于性能原因的考虑,可能期望在冷启动后快速地升温。在正常冷启动期间,排放系统处于环境温度下,发动机排气可以实现升温至可以发生催化剂反应的温度。此升温时段可以称为起燃时段。根据多个变型,阀组件19可以用于在冷启动期间打开废气门口,从而缩短催化转换器起燃时间。通过使排气绕过涡轮机叶轮11,避免了涡轮机叶轮11及其周围结构(包括涡轮机壳体12)的热量损失,由此在向下游输送到催化单元的排气流17中保持较高的温度。
参考图2,根据多个变型示出了阀组件19的区域。涡轮机壳体12的段52可以延伸到末端表面54。在图3中示出了指向末端表面54的视图(其中阀组件19被打开),并且该视图说明了段52可以限定被称为废气门口56的开口。废气门口56可以是涡轮机叶轮11周围的排气旁路57的一部分。末端表面54可以是平坦的且可以具有环形的形状,并且可以环绕废气门口56。在多个变型中,末端表面54可以包括在其边缘内侧的用于实现阀配合目的的埋头孔部分(未示出),其也可以被认为是用于配合的末端表面。阀组件19可以包括阀板46,阀板46可以具有面55,面55可以与末端表面54配合(如图2所示),以关闭废气门口56。阀板46可以包括可以由臂62承载的延伸部60。延伸部60和臂62可以配置为允许阀板46相对于臂62枢转,进而使面55牢固地抵靠末端表面54。臂62可以延伸到轴44并且可以与其连接。
在多个变型中,轴44可以围绕轴线64旋转,轴线64可以被描述为沿着轴44的长度延伸穿过其中心并且直接延伸入图2的视图中。轴线64可以垂直于废气门口56延伸穿过段52的方向延伸,此方向是与废气门口56的中心线70相同的方向。轴64可以替代地被称为阀板46的枢转点,并且可以在末端表面54的与阀板46相对的一侧上偏移。枢转点和轴线64可以位于前部区域53中,当旁路57被阀板46关闭时,该前部区域53可以限定在面55的表面54的一侧上。当关闭时,前部区域53可以存在于由阀板46的面55限定的平面上。在描述此区域时,可以使用参考线74,参考线74可以存在于由配合的表面54和面55限定的平面中,并且可以垂直于中心线70延伸超出段52。在图2的透视图中,前部区域53可以被称为位于参考线74和配合元件54,55左侧的区域。如图2所示,后部区域51可以是位于参考线74的与前部区域53相对的一侧上的区域,并且可以被定义为表面54的阀板46的一侧上的区域。在图2的透视图中,此区域可以被称为位于参考线74和配合元件54,55右侧的区域。面55与阀组件19的其他移动部件一起可以围绕限定枢转点的轴线64旋转。轴线64和枢转点可以位于前部区域53中。在多个变型中,轴线64可以是进入从参考线74到参考线72的前部区域的距离68,其中,参考线72可以从轴线64延伸并平行于参考线74。距离68可以大于零并且在多个变型中可以将整个轴44放置在前部区域53中,这样做可以实现阀板46的期望运动。另外,轴44可以定位在限定了废气门口56的段52附近或旁边。这种定位通过使从轴线64到中心线70穿过面55的点的距离最小化,可以在关闭阀板46时在轴44上产生进入离开废气门口56的排气流中的最小力矢量。当废气门口56关闭时,末端表面54与面55的配合部分可以被认为是有效地占据了相同的结构空间。整个轴44可以位于面55的前方并且位于末端表面54与阀板46相对的一侧上,换言之就是从末端表面54穿过参考线74并落在前部区域53中。借助于臂62的结构形状来偏移位于面55前方的枢转点,臂62的结构形状可以包括多个段76、81和79。段76可以从轴44(开始于位于阀板46的正面78前方且在前部区域53中的位置)延伸到位于阀板46的背面80后方且在后部区域51中的位置。由于枢转点在前部区域53中的位置的缘故,当一开始通过将轴44旋转到图4的位置而打开废气门口56时,在图2的透视图中,阀板46可以立即开始向下移动。臂62还可以包括接合延伸部60并支撑阀板46的段79。段79可以借助于弯曲的中间段81相对于段76以钝角设置。如图2所示,轴线64和枢转点可以位于通过废气门口56的流动路径的外部,并且可以位于相距中心线70的一定距离75处并且位于阀板46的远离段52的中心线70的最外周边的外部(图4中所示的壁87的外部),其中通过该中心线70限定流动路径。
在多个变型中,当轴旋转来打开废气门口56时,枢转点在轴线64处的位置使得阀板46有利地离开末端表面54,如图4所示。阀板46在点83处的边缘(即,阀板46的最靠近臂62的段81的部分)移出离开废气门口的排气流82(如图4所示那样向下)并远离表面54。当轴44进一步旋转来打开废气门口56时,更多的阀板46移出流82的路径。帘幕区域84可以是由阀板46在参考线88与89之间打开的流动区域,并且可以是可用于流出废气门口56的区域量。离开废气门口56的即将到来的流82可以转向绕过阀板46,并且可以由(例如涡轮机壳体12的)管道壁86容纳。可以将下游流基本上引导到诸如参考线85内并且与壁86相对。当阀板46从末端表面54抬起时,流动区域的尺寸可以立即增大。当废气门打开时,位于面55前方的轴44的枢转点的位置可以使无阻碍流动区域的膨胀率最大化。膨胀的最大化可以让阀板46的流动阻塞变少,并且还可以使冷启动期间下游催化剂的起燃时间最小化。当轴44进一步旋转时,阀板46对流82的阻塞量进一步减少,如图5所示。阀板46可以以轴44的最小旋转(如图5中所示的顺时针方向)完全移出帘幕区域84。如图所示,由于流动在从壁87的底部的内部延伸的参考线92内是自由的,因而可以消除阻塞区域。由于打开作用的缘故,可以使对流动矢量的影响最小化,并且这种影响可以导致排气流最大化地直接撞击催化剂面,这样可以进一步最小化催化剂起燃时间。在催化剂单元与涡轮机壳体12紧密第或直接地联接的系统中尤其是如此。
以下对变型的描述仅说明了被认为落在本发明范围内的部件、元件、动作、产品和方法,并且不以任何方式旨在通过具体公开的或未明确阐述的内容来限制这种范围。本文所述的部件、元件、动作、产品和方法可以按照除了在此明确描述的方式之外的方式进行组合和重新排列,并且仍然被认为是落在本发明的范围内。
变型1可以涉及一种涡轮增压器组件,该涡轮增压器组件可以包括涡轮机叶轮。涡轮机壳体可以包围涡轮机叶轮的至少一部分。废气门口可以由涡轮机壳体限定并且可以在涡轮机叶轮周围提供旁路。阀板在关闭废气门口的第一位置与打开废气门口的多个附加位置之间可移动。阀板可以具有面向废气门口的面。轴可以连接到阀板并且可以在枢转点处绕轴线旋转。枢转点可以位于线与阀板相对的一侧,其中当废气门口被阀板关闭时,该线可以从面延伸并且在面位于其内的平面中延伸。
变型2可以包括根据变型1所述的涡轮增压器组件,并且可以包括可以从轴延伸到阀板的臂。
变型3可以包括根据变型2所述的涡轮增压器组件,其中所述阀板可以包括与臂接合的延伸部。
变型4可以包括根据变型3所述的涡轮增压器组件,其中臂可以包括第一段,该第一段可以在位于面前方的位置处从轴延伸到位于阀板背面的面的后方的位置。臂可以包括第二段,该第二段可以接合延伸部并且可以支撑阀板。
变型5可以包括根据变型1至4中任一项所述的涡轮增压器组件,其中枢转点可以沿着从阀板的中心点延伸并且可以定向在面的前方的线定位。
变型6可以包括根据变型1至5中任一项所述的涡轮增压器组件,其中废气门口可以限定在涡轮机壳体的可以具有末端表面的段中,该末端表面是平坦的且具有环形的形状,通过该末端表面可以限定废气门口。当处于第一位置时,阀板可以与末端表面配合。
变型7可以包括根据变型1至6中任一项所述的涡轮增压器组件,其中轴整体上可以位于面的前方和线的相对侧。
变型8可以包括根据变型1至7中任一项所述的涡轮增压器组件,其中可以通过废气门口限定流动路径,并且其中在打开到多个附加位置时,阀板可以立即开始移出流动路径。
变型9可以包括根据变型1至8中任一项所述的涡轮增压器组件,其中枢转点可以位于通过废气门口限定的流动路径的外部。
变型10可以涉及一种涡轮增压器组件,该涡轮增压器组件可以包括涡轮机叶轮。可以在涡轮机叶轮周围限定旁路。表面可以围绕旁路延伸并环绕旁路。阀组件可以选择性地关闭旁路。阀组件可以包括与表面配合的面。当旁路关闭时,可以在面的表面侧限定前部区域。前部区域可以在由面限定的平面中向外延伸。面可以围绕可以限定枢转点的轴线旋转。枢转点可以位于前部区域中。
变型11可以包括根据变型10所述的涡轮增压器组件,并且可以包括包围涡轮机叶轮并限定入口和出口的涡轮机壳体。出口可以是旁路的一部分并且可以包括面可以与其配合的末端表面。整个末端表面可以位于平面处。
变型12可以包括根据变型10或11所述的涡轮增压器组件,并且可以包括可以围绕轴线旋转且面可以连接到其上的轴。整个轴可以位于前部区域中。
变型13可以包括根据变型12所述的涡轮增压器组件,并且可以包括可以限定面的阀板。阀板可以通过包括第一段的臂与轴连接,第一段可以从前部区域延伸到面的与前部区域相对的一侧的位置。臂可以包括第二段,该第二段可以接合并且可以支撑阀板。
变型14可以包括根据变型10至13中任一项所述的涡轮增压器组件,其中枢转点可以沿着可以从面的中心点延伸且可以定向在前部区域中的线定位。
变型15可以包括根据变型10至14中任一项所述的涡轮增压器组件,其中当面与表面分离时,排气可以在通过旁路的流动路径中流动并流出废气门口。每当面分离时,面的一部分可以移出流动路径。
以上对本发明范围内的优选变型的描述在本质上仅是说明性的,因此,其变型或变体不应被视为脱离了本发明的精神和范围。
Claims (15)
1.一种涡轮增压器组件,包括:涡轮机叶轮;包围所述涡轮机叶轮的至少一部分的涡轮机壳体;由所述涡轮机壳体限定并在所述涡轮机叶轮周围提供旁路的废气门口;在关闭所述废气门口的第一位置与打开所述废气门口的多个附加位置之间可移动的阀板,所述阀板具有面向所述废气门口的面;连接到所述阀板并且在枢转点处绕轴线旋转的轴,所述枢转点位于线的与所述阀板相对的一侧,其中当所述废气门口被所述阀板关闭时,所述线从所述面延伸并且在所述面位于其内的平面中延伸。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器组件,还包括从所述轴延伸到所述阀板的臂。
3.根据权利要求2所述的涡轮增压器组件,其中所述阀板包括与所述臂接合的延伸部。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器组件,其中所述臂包括第一段,所述第一段在位于所述面前方的位置处从所述轴延伸到位于所述阀板背面的所述面的后方的位置,并且所述臂包括第二段,所述第二段接合所述延伸部并且支撑所述阀板。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器组件,其中所述枢转点沿着从所述阀板的中心点延伸并且定向在所述面的前方的线定位。
6.根据权利要求1所述的涡轮增压器组件,其中所述废气门口限定在所述涡轮机壳体的具有末端表面的段中,所述末端表面是平坦的且具有环形的形状,通过所述末端表面限定所述废气门口,并且当处于所述第一位置时,所述阀板与所述末端表面配合。
7.根据权利要求1所述的涡轮增压器组件,其中所述轴整体上位于所述面的前方和所述线的所述相对侧。
8.根据权利要求1所述的涡轮增压器组件,其中通过所述废气门口限定流动路径,并且其中在打开到所述多个附加位置时,所述阀板立即开始移出所述流动路径。
9.根据权利要求1所述的涡轮增压器组件,其中所述枢转点位于通过所述废气门口限定的流动路径的外部。
10.一种涡轮增压器组件,包括:涡轮机叶轮;在所述涡轮机叶轮周围限定的旁路;围绕所述旁路延伸并环绕所述旁路的表面;以及选择性地关闭所述旁路的阀组件,其中所述阀组件包括与所述表面配合的面,并且其中当所述旁路关闭时,在所述面的所述表面侧限定前部区域,所述前部区域在由所述面限定的平面中向外延伸,所述面围绕限定枢转点的轴线旋转,所述枢转点位于所述前部区域中。
11.根据权利要求10所述的涡轮增压器组件,还包括包围所述涡轮机叶轮并限定入口和出口的涡轮机壳体,其中所述出口是所述旁路的一部分并且包括所述面与其配合的末端表面,所述整个末端表面位于所述平面处。
12.根据权利要求10所述的涡轮增压器组件,还包括围绕所述轴线旋转且所述面连接到其上的轴,所述整个轴位于所述前部区域中。
13.根据权利要求12所述的涡轮增压器组件,还包括限定所述面的阀板,其中所述阀板通过包括第一段的臂与所述轴连接,所述第一段从所述前部区域延伸到所述面的与所述前部区域相对的一侧的位置,并且包括接合并且支撑所述阀板的第二段。
14.根据权利要求10所述的涡轮增压器组件,其中所述枢转点沿着从所述面的中心点延伸且定向在所述前部区域中的线定位。
15.根据权利要求10所述的涡轮增压器组件,其中当所述面与所述表面分离时,排气在通过所述旁路的流动路径中流动并流出所述废气门口,并且其中每当所述面分离时,所述面的一部分移出所述流动路径。
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