CN109268150B - 一种发动机进排气系统及其控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机进排气系统及其控制阀，包括阀体，阀体内设置有第一流道和第二流道；第一流道内设置有用于控制第一流道开闭的第一碟片，第二流道内设置有用于控制第二流道开闭的第二碟片，第一碟片和第二碟片共用一个转轴；且当转轴处于某一预设位置时，第一流道和第二流道均处于关闭状态；在转轴相对预设位置逆时针转动第一预设角度过程中，第一流道始终处于关闭状态，第二流道始终处于开启状态；在转轴相对预设位置顺时针转动第二预设角度过程中，第一流道始终处于开启状态，第二流道始终处于关闭状态。该控制阀只需一个执行机构控制转轴的转动即可实现进气旁通和废气旁通的统一控制，减少了控制机构和执行机构的数量，从而降低了成本。

Description

一种发动机进排气系统及其控制阀

技术领域

本发明涉及发动机增压技术领域，尤其涉及一种发动机进排气系统及其控制阀。

背景技术

在现代柴油机，尤其是高速柴油机设计中，增压技术得到了广泛的应用，然而，在普通增压器的应用中往往伴随着增压器喘振或超速的风险，进而影响整机性能和安全性，需要设计对应的气路控制机构来进行风险的规避。然而过多的控制机构又会导致零件数量的增加、控制的复杂化、紧凑性的恶化以及整机成本、重量的提高。

一般来说，在发动机进排气系统的气路控制机构中，通过废气旁通可以解决增压器超速的问题；通过进气旁通可以解决增压器喘振的问题。其中，超速是指增压器超过设计安全转动速度，会导致机械结构的强度劣化甚至解体，对安全运行带来威胁；喘振是指增压器在工作过程中运行线贴近压气机脉谱的左侧，增压器转速不稳定的工作状态；废气旁通的工作原理是将增压器涡轮机前的废气旁通到涡轮机后，降低涡端做功能量，进而降低增压器转速；进排气旁通的工作原理是将增压器压气机出口的增压气体旁通至涡轮机入口处，提高涡端做功能量，进而提高涡端效率，避开喘振区间。

现有的废气旁通和进气旁通大都采用相互独立的控制阀体，并且每个控制阀体对应有独立的控制机构和执行机构。当发动机进排气系统需求复杂时，相互独立的控制阀体的布置方式需要更多的阀体、控制机构和执行机构，整机布置复杂、零件增多、重量、成本增加。

综上所述，如何解决发动机进排气系统零件繁多、布置复杂，致使成本增加的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机进排气系统及其控制阀，以解决发动机进排气系统零件繁多、布置复杂，致使成本增加的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种发动机进排气系统的控制阀，包括阀体，所述阀体内设置有第一流道和第二流道；

所述第一流道内设置有用于控制所述第一流道开闭的第一碟片，所述第二流道内设置有用于控制所述第二流道开闭的第二碟片，所述第一碟片和所述第二碟片共用一个转轴；

且当所述转轴处于某一预设位置时，所述第一流道和所述第二流道均处于关闭状态；

在所述转轴相对所述预设位置逆时针转动第一预设角度过程中，所述第一流道始终处于关闭状态，所述第二流道始终处于开启状态；

在所述转轴相对所述预设位置顺时针转动第二预设角度过程中，所述第一流道始终处于开启状态，所述第二流道始终处于关闭状态。

优选地，所述第一流道为废气旁通的流道；所述第二流道为进气旁通的流道。

优选地，所述第一流道为进气旁通的流道；所述第二流道为废气旁通的流道。

优选地，所述第一预设角度和所述第二预设角度相等。

优选地，所述第一流道和所述第二流道并列布置。

优选地，所述预设位置为单一位置。

优选地，所述阀体为铸造而成的阀体。

优选地，所述第一碟片和所述第二碟片均为圆形，所述第一流道上对应所述第一预设角度的位置设置有与所述第一碟片相适配的第一球形腔体；所述第二流道上对应所述第二预设角度的位置设置有与所述第二碟片相适配的第二球形腔体。

优选地，所述转轴通过电机控制转动。

相比于背景技术介绍内容，上述发动机进排气系统的控制阀，包括阀体，阀体内设置有第一流道和第二流道；第一流道内设置有用于控制第一流道开闭的第一碟片，第二流道内设置有用于控制第二流道开闭的第二碟片，第一碟片和第二碟片共用一个转轴；且当转轴处于某一预设位置时，第一流道和第二流道均处于关闭状态；在转轴相对预设位置逆时针转动第一预设角度过程中，第一流道始终处于关闭状态，第二流道始终处于开启状态；在转轴相对预设位置顺时针转动第二预设角度过程中，第一流道始终处于开启状态，第二流道始终处于关闭状态。上述控制阀在实际工作过程中，通过在同一个阀体内布置了两个流道，其中一个流道可以作为废气旁通的流道，另一个流道可以作为进气旁通的流道，而用于控制第一流道开闭的第一碟片和用于控制第二流道开闭的第二碟片又共用一个转轴，并且当转轴处于某一预设位置时，第一流道和第二流道均处于关闭状态；在转轴相对预设位置逆时针转动第一预设角度过程中，第一流道始终处于关闭状态，第二流道始终处于开启状态；在转轴相对预设位置顺时针转动第二预设角度过程中，第一流道始终处于开启状态，第二流道始终处于关闭状态，因此只需一个执行机构控制转轴的转动即可实现进气旁通和废气旁通的统一控制，大大减少了控制机构和执行机构的数量，继而减少了发动机进排气系统的零部件、简化了结构布置，从而降低了成本。

另外，本发明还提供了一种发动机进排气系统，包括控制阀，该控制阀为上述任一方案所描述的控制阀。由于上述控制阀具有上述技术效果，因此具有上述控制阀的发动机进排气系统也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的发动机进排气系统的控制阀的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的转轴位置的剖视结构示意图；

图3为本发明实施例提供的第一流道与第一碟片的位置结构示意图；

图4为本发明实施例提供的第二流道与第二碟片的位置结构示意图；

图5为本发明实施例提供的控制阀的第一流道开启第二流道关闭的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的控制阀的第一流道关闭第二流道开启的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的第一流道呈水平布置的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的第二流道呈竖直布置(也即与第一流道垂直布置)的结构示意图。

上图1-图8中，

阀体1、第一流道2、第二流道3、第一碟片4、第二碟片5、转轴6、预设位置7、第一预设角度8、第二预设角度9、第一球形腔体10、第二球形腔体11。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种发动机进排气系统及其控制阀，以解决发动机进排气系统零件繁多、布置复杂，致使成本增加的问题。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图8所示，本发明实施例提供的一种发动机进排气系统的控制阀，包括阀体1，阀体内设置有第一流道2和第二流道3；第一流道2内设置有用于控制第一流道2开闭的第一碟片4，第二流道3内设置有用于控制第二流道3开闭的第二碟片5，第一碟片4和第二碟片5共用一个转轴6；且当转轴6处于某一预设位置7时，第一流道2和第二流道3均处于关闭状态；在转轴6相对预设位置7逆时针转动第一预设角度8过程中，第一流道2始终处于关闭状态，第二流道3始终处于开启状态；在转轴6相对预设位置7顺时针转动第二预设角度9过程中，第一流道2始终处于开启状态，第二流道3始终处于关闭状态。

上述控制阀在实际工作过程中，通过在同一个阀体内布置了两个流道，其中一个流道可以作为废气旁通的流道，另一个流道可以作为进气旁通的流道，而用于控制第一流道开闭的第一碟片和用于控制第二流道开闭的第二碟片又共用一个转轴，并且当转轴处于某一预设位置时，第一流道和第二流道均处于关闭状态；在转轴相对预设位置逆时针转动第一预设角度过程中，第一流道始终处于关闭状态，第二流道始终处于开启状态；在转轴相对预设位置顺时针转动第二预设角度过程中，第一流道始终处于开启状态，第二流道始终处于关闭状态，因此只需一个执行机构控制转轴的转动即可实现进气旁通和废气旁通的统一控制，大大减少了控制机构和执行机构的数量，继而减少了发动机进排气系统的零部件、简化了结构布置，从而降低了成本。

在一些具体的实施方案中，上述第一流道2为废气旁通的流道；第二流道3为进气旁通的流道；又或者是，第一流道2为进气旁通的流道；第二流道3为废气旁通的流道。这里需要说明的是，废气旁通的流道和进气旁通的流道的开启一般具有功能互斥性，这里的功能互斥性是指功能之间相互独立且不会同时发生。

在一些具体的实施方案中，为了使得第一流道和第二流道以及对应的碟片设计更加方便，上述第一预设角度8和第二预设角度9优选设计成相等的。当然可以理解的是，上述相等的结构仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以是设置成第一预设角度和第二预设角度不等的情形，实际应用中可以根据第一流道和第二流道的开启程度的不同进行具体的设定。

进一步的实施方案中，上述第一流道2和第二流道3可以为并列的布置形式，这样使得转轴的布置更加方便，此时如果第一预设角度和第二预设角度相等，则对应的第一流道和第二流道的布置形式呈镜像的方式布置。当然可以理解的是，上述并列的布置方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可以是第一流道和第二流道呈一定的角度进行布置的方式进行布置，实际应用过程中，可以根据实际管路的布置需求进行布置。比如图7和图8中所示的呈垂直的方式进行布置的第一流道和第二流道，又或者是45°的角度的方式进行布置等。

更进一步的实施方案中，上述预设位置7可以为单一位置，也可以是某一区间范围，比如转轴在某一区间范围内转动时，第一流道和第二流道均保持关闭状态。实际应用中，可以根据实际需求进行选择布置。

在一些更具体的实施方案中，上述阀体1可以为铸造而成的阀体，又或是本领域技术人员常用的其他加工方式得到的阀体，比如机加工配合焊接的工艺获得等。

进一步的实施方案中，上述第一碟片4和第二碟片5均为圆形，第一流道2上对应第一预设角度8的位置设置有与第一碟片4相适配的第一球形腔体10；第二流道3上对应第二预设角度9的位置设置有与第二碟片5相适配的第二球形腔体11。通过设计成圆形的碟片和球形腔体使得加工更加易于实现紧密配合。当然可以理解的是，碟片也可以设计成其他结构形式，比如椭圆形等，只不过对应的流道上设置的腔体需要是椭圆形回转而成的腔体，加工难度相对较大。另外需要说明的是，一般来说碟片可以通过螺钉固定在转轴上，又或是本领域技术人员常用的其他方式固定在转轴上，比如焊接的方式等。此外，为了保证碟片与对应的流道内的腔体配合的紧密性，对应第一碟片和第二碟片的边缘设置有弹性橡胶层，这样更加便于实现碟片关闭对应的流道腔体的密封性。

另外需要说明的是，上述转轴6对应的执行机构可以是通过电机控制转动。当然可以理解的是，还可以是本领域技术人员常用的其他执行机构。

另外，本发明还提供了一种发动机进排气系统，包括控制阀，该控制阀为上述任一方案所描述的控制阀。由于上述控制阀具有上述技术效果，因此具有上述控制阀的发动机进排气系统也应具有相应的技术效果。

以上对本发明所提供的发动机进排气系统及其控制阀进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种发动机进排气系统的控制阀，包括阀体(1)，其特征在于，所述阀体内设置有第一流道(2)和第二流道(3)；

所述第一流道(2)内设置有用于控制所述第一流道(2)开闭的第一碟片(4)，所述第二流道(3)内设置有用于控制所述第二流道(3)开闭的第二碟片(5)，所述第一碟片(4)和所述第二碟片(5)共用一个转轴(6)；

且当所述转轴(6)处于某一预设位置(7)时，所述第一流道(2)和所述第二流道(3)均处于关闭状态；

在所述转轴(6)相对所述预设位置(7)逆时针转动第一预设角度(8)过程中，所述第一流道(2)始终处于关闭状态，所述第二流道(3)始终处于开启状态；

在所述转轴(6)相对所述预设位置(7)顺时针转动第二预设角度(9)过程中，所述第一流道(2)始终处于开启状态，所述第二流道(3)始终处于关闭状态；

所述第一流道(2)为废气旁通的流道，所述第二流道(3)为进气旁通的流道；又或者，所述第一流道(2)为进气旁通的流道，所述第二流道(3)为废气旁通的流道。

2.如权利要求1所述的发动机进排气系统的控制阀，其特征在于，所述第一预设角度(8)和所述第二预设角度(9)相等。

3.如权利要求1所述的发动机进排气系统的控制阀，其特征在于，所述第一流道(2)和所述第二流道(3)并列布置。

4.如权利要求1所述的发动机进排气系统的控制阀，其特征在于，所述预设位置(7)为单一位置。

5.如权利要求1所述的发动机进排气系统的控制阀，其特征在于，所述阀体(1)为铸造而成的阀体。

6.如权利要求1-5中任一项所述的发动机进排气系统的控制阀，其特征在于，所述第一碟片(4)和所述第二碟片(5)均为圆形，所述第一流道(2)上对应所述第一预设角度(8)的位置设置有与所述第一碟片(4)相适配的第一球形腔体(10)；所述第二流道(3)上对应所述第二预设角度(9)的位置设置有与所述第二碟片(5)相适配的第二球形腔体(11)。

7.如权利要求1-5中任一项所述的发动机进排气系统的控制阀，其特征在于，所述转轴(6)通过电机控制转动。

8.一种发动机进排气系统，包括控制阀，其特征在于，所述控制阀为如权利要求1-7中任一项所述的控制阀。

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