CN110657021B - 涡前控制阀及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种涡前控制阀，阀体内设置转动封堵第一气体通道出气口或第二气体通道的出气口的从动阀，控制未封堵通道开度和驱动从动阀转动的主动阀。主动阀和从动阀为独立的阀结构，主动阀带动从动阀转动，主动阀对未封堵的排气通道进行开度的控制，进而实现对未封堵通道气体流向、比例的有效调节。当从动阀与第一气体通道或第二气体通道的出气口相对，主动阀可与从动阀相对转动调节气体通道排气的流量，从动阀上设置第一限位部，用以保证主动阀转动超过一定程度时带动从动阀转动。在进行排气通道出气口封闭的同时，可控制未封堵通道气体流向和气体流量，从而满足多通道管路的放气要求。本发明还提供了一种发动机。

Description

涡前控制阀及发动机

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种涡前控制阀及发动机。

背景技术

涡轮增压柴油机是通过将涡轮与排气管相连、压气机与进气管相连、压轮和涡轮通过传动轴相连，涡轮在排气能量的推动下旋转，带动压气机工作，实现进气增压的柴油机。

普通的涡轮增压器柴油机，由于其采用机械控制式的放气阀，所以其控制自由度较低，不能满足灵活的增压器运行状态控制，不能保证柴油机全工况范围内的性能最优，在高原或者极端运行状态下，会出现喘振、堵塞等故障，影响可靠性。对于采用多增压器方案的柴油机，需要每个增压器都增加放气阀，结构复杂，可靠性问题增加。

特别是对于增加EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环技术)管路和通道实现EGR功能的柴油机，需要在原有增压器放气阀的基础上增加一套控制阀和连接管路，会增加机构复杂度，带来可靠性问题，同时不能实现增压器状态的灵活控制。

因此，如何提高多通道放气管路的控制灵活性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种涡前控制阀，以提高多通道放气管路的控制灵活性；本发明还提供了一种发动机。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种涡前控制阀，包括内置控制交叉布置的第一气体通道和第二气体通道内气体流向的阀体，所述阀体内设置转动封堵所述第一气体通道或所述第二气体通道的出气口的从动阀，控制所述第一气体通道和所述第二气体通道的未封堵通道有效开度和驱动所述从动阀转动的主动阀；

所述从动阀上设置有，当所述从动阀封堵所述第一气体通道时，对所述主动阀的第一转动极限位置进行限位和带动所述从动阀转动的第一限位部；

当所述从动阀封堵所述第二气体通道时，对所述主动阀的第二转动极限位置进行限位和带动所述从动阀转动的第二限位部。

优选地，在上述涡前控制阀中，所述主动阀和所述从动阀的转动中心同轴布置有插装配合的支撑柱和支撑孔，所述支撑孔的侧壁开设有与所述主动阀的阀片两侧相抵的转动开口，所述第一限位部和所述第二限位部分别设置于所述转动开口的两端。

优选地，在上述涡前控制阀中，所述阀体的内壁凸出设置有分别位于所述从动阀转动方向的两侧，对所述从动阀的转动封堵位置进行限位的第一限位凸起和第二限位凸起。

优选地，在上述涡前控制阀中，所述主动阀为板状结构的板状阀片，所述从动阀为横截面的扇形的扇形阀片。

优选地，在上述涡前控制阀中，所述从动阀位于其扇形阀片的顶部开设有沿其径向布置的压装孔，所述压装孔内可滑动地布置有压装块；

所述扇形阀片与所述阀体内壁相抵的两端均开设置有沿其径向伸出的密封孔，所述密封孔内可滑动地布置有与所述阀体的内壁相抵的密封块；

所述扇形阀片的内壁架撑有两端分别与所述压装块的滑入端和所述密封块的滑入端相抵的密封杠杆。

优选地，在上述涡前控制阀中，所述阀体的顶部设置有驱动所述主动阀转动的执行器。

优选地，在上述涡前控制阀中，所述从动阀的底部伸出有转动支撑柱，所述阀体的底部设置有支撑所述转动支撑柱的限位器；

所述限位器的支撑端面开设容置所述转动支撑柱的限位孔，所述转动支撑柱的外端面设置为对应所述第一气体通道和所述第二气体通道位置的限位面，所述限位孔的内壁伸出有与所述限位面相抵的限位柱；

所述限位孔内壁开设有容置所述限位柱的导向滑孔，所述导向滑孔的底部设置有与所述限位柱相抵的限位弹簧。

优选地，在上述涡前控制阀中，所述第一气体通道和所述第二气体通道的排气方向垂直布置。

一种发动机，包括发动机进气管，第一发动机排气管和第二发动机排气管，同步连通所述第一发动机排气管和所述第二发动机排气管的废气回流管和废气增压管，还包括对所述废气回流管和所述废气增压管的废气流通方向进行切换的如上任一项所述的涡前控制阀。

本发明提供的涡前控制阀，包括内置控制交叉布置的第一气体通道和第二气体通道的阀体，阀体内设置转动封堵第一气体通道或第二气体通道的出气口的从动阀，控制其他未封堵通道开度和驱动从动阀转动的主动阀。阀体内设置第一气体通道和第二气体通道，可同时进行两个方向气流的流通，从动阀由主动阀带动在阀体内转动，可分别实现对第一气体通道和第二气体通道的封堵。主动阀在从动阀处在封堵状态时，可以在一定范围内摆动调节第一气体通道和第二气体通道其他方向的气体流动。

从动阀上设置有，当从动阀封堵第一气体通道时，对所述主动阀转动驱动从动阀进行状态切换的第一限位部；当从动阀封堵第二气体通道时，对主动阀转动驱动从动阀进行状态切换的第二限位部。主动阀和从动阀为相对独立的阀结构，主动阀带动从动阀转动，同时，当从动阀处于封堵状态时，主动阀包括对未封堵的排气通道进行开度调节的作用。当从动阀与第一气体通道的出气口相对，从动阀可与主动阀相对转动，主动阀可转动控制未封堵剩余通道流量分配，从动阀上设置第一限位部，保证主动阀在运动到一定位置时可以实现对从动阀的控制。同样地，当从动阀封堵第二气体通道，主动阀可转动控制未封堵剩余通道流量分配，从动阀上设置第二限位部，保证主动阀在运动到一定位置时可以实现对从动阀的控制。通过设置具有第一气体通道和第二气体通道的阀体，并由转动配合的主动阀和从动阀，在进行排气通道出气口封闭的同时，可同时控制其余三个通道排气方向和流量的控制，从而满足多通道管路的放气要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的涡前控制阀的第一工作状态结构示意图；

图2为图1中涡前控制阀的状态切换过程中结构示意图；

图3为图1中涡前控制阀切换至第二工作状态的结构示意图；

图4为本发明提供的涡前控制阀的封堵结构示意图；

图5为本发明提供的涡前控制阀的限位结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种涡前控制阀，提高了多通道放气管路的控制灵活性；本发明还提供了一种发动机。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图5所示，图1为本发明提供的涡前控制阀的第一工作状态结构示意图；图2为图1中涡前控制阀的状态切换过程中结构示意图；图3为图1中涡前控制阀切换至第二工作状态的结构示意图；图4为本发明提供的涡前控制阀的封堵结构示意图；图5为本发明提供的涡前控制阀的限位结构示意图。

本案提供了一种涡前控制阀，包括内置控制交叉布置的第一气体通道11和第二气体通道12内气体流向的阀体1，阀体1内设置转动封堵第一气体通道11或第二气体通道12的出气口的从动阀2，驱动从动阀2转动和控制其他未封堵通道气体流量的主动阀3。阀体1内设置第一气体通道11和第二气体通道12，可同时进行两个方向气流的流通，从动阀2由主动阀3带动在阀体1内转动，可分别实现对第一气体通道11和第二气体通道12的封堵。

从动阀2上设置有，当从动阀封2堵第一气体通道11时，对主动阀3转动驱动从动阀进行状态切换的第一限位部21；当从动阀2封堵第二气体通道12时，对主动阀转动驱动从动阀进行状态切换的第二限位部22。主动阀3和从动阀2为独立的阀结构，主动阀3带动从动阀2转动，同时，当从动阀2处于封堵状态时，主动阀3对未封堵的排气通道进行开度和流量调节。当从动阀2与第一气体通道11的出气口相对，从动阀2可与主动阀3相对转动，主动阀3可转动控制未封堵通道空气流量，从动阀2上设置第一限位部21，保证主动阀对从动阀驱动。同样地，当从动阀2封堵第二气体通道12，主动阀3可转动打开和封堵第一气体通道11，从动阀3上设置保证主动阀对从动阀驱动的第二限位部22。通过设置具有第一气体通道11和第二气体通道12的阀体1，并由转动配合的主动阀2和从动阀3，在进行排气通道出气口封闭的同时，可同时控制其余三个通道排气方向和气体流量的控制，从而满足多通道管路的放气要求。

在本案一具体实施例中，主动阀2和从动阀3的转动中心同轴布置有插装配合的支撑柱31和支撑孔23，支撑孔23的侧壁开设有与主动阀2的阀片两侧相抵的转动开口，第一限位部21和第二限位部22分别设置于转动开口的两端。主动阀3与从动阀2可相对转动，同时主动阀3需带动从动阀2转动对第一气体通道11或第二气体通道12封堵，即，主动阀2和从动阀3之间具有一定的转动自由度，主动阀3在该转动自由度内可对预定的排气通道开度进行控制，并在转动到达极限位置时，推动从动阀2进行封堵通道的切换。

上述工作通过主动阀3和从动阀2同轴转动实现，从动阀2的转动中心上开设沿其轴向伸出的支撑孔23，主动阀3上伸出有插装于支撑孔23内的支撑柱31，同时，为满足主动阀3与从动阀2的相互转动要求，将支撑孔23的孔壁开设转动开口，即，主动阀3可在从动阀2的转动开口范围内转动。

当主动阀3的阀片两侧与转动开口的两端边缘相抵时，主动阀3通过转动开口推动从动阀2转动。转动开口的开口两端即为从动阀对主动阀2支撑的第一限位部21和第二限位部22。由于主动阀3和从动阀2通过支撑柱31和支撑孔23转动支撑，因此转动开口为扇形结构，主动阀3包括阀片和支撑柱31结构，将阀片与转动开口相对的一侧设置相贴合的斜面，从而提高主动阀推动从动阀转动的接触面积，进而提高二者的结构强度。

在本案一具体实施例中，阀体3的内壁凸出设置有分别位于从动阀2转动方向的两侧，对从动阀2的转动封堵位置进行限位的第一限位凸起4和第二限位凸起5。第一气体通道11和第二气体通道12的出气口设置位于阀体1同一侧，主动阀3带动从动阀2转动时，同时受到管路内气流的冲击，为了避免阀体3转动过度，影响阀的使用寿命，在从动阀2的转动封堵第一气体通道11的转动方向的止点设置第一限位凸起4，从动阀3对第一气体通道11封堵到位后与第一限位凸起4相抵，定位准确，实现准确密封，并避免长时间使用后密封不严问题。同样地，在从动阀2转动对第二气体通道12的转动止点设置第二限位凸起5，从动阀2的转动端与第二限位凸起5保证对第二气体通道12的密封定位准确，从而整体上降低从动阀的密封难度，并降低阀体内气流对主动阀和从动阀密封工作的影响。

在本案一具体实施例中，主动阀3为板状结构的板状阀片，从动阀2为横截面的扇形的扇形阀片。从动阀2要求对第一气体通道11和第二气体通道12进行封堵，将其设置为横截面为扇形的扇形阀片，由扇形阀片的摆动端与第一气体通道11和第二气体通道12的出气口相对，实现稳定密封。同时，扇形阀片结构其转动中心的阀片厚度较薄，占用较小的阀体内部空间，保证了阀体的气流流通效率。

在本案一具体实施例中，从动阀2位于其扇形阀片的顶部开设有沿其径向布置的压装孔24，压装孔24内可滑动地布置有压装块25；扇形阀片与阀体1内壁相抵的两端均开设置有沿其径向伸出的密封孔26，密封孔26内可滑动地布置有与阀体1的内壁相抵的密封块27；扇形阀片的内壁架撑有两端分别与压装块25的滑入端和密封块27的滑入端相抵的密封杠杆28。

从动阀2对第一气体通道11和第二气体通道12进行封堵，由于管路内持续存在气压，管路内的气压会推动从动阀2作用于从动阀2的转动端，导致从动阀2的扇形摆动端与阀体1内壁出现间隙。

利用从动阀2的扇形阀片结构，将扇形阀片的扇形封堵端面开设与排气通道相对的压装孔24，压装孔24内滑动布置压装块25，排气通道内气压作用于压装块25上，会推动压装块25滑入压装孔24。

在扇形阀片与阀体1内壁相抵的两侧开设沿其径向布置的密封孔26，密封孔26内滑动布置密封块27，通过密封杠杆28分别与密封块27的滑入端和压装块25的滑入端相抵。当排气通道内气压推动压装块25滑入时，压装块25的底部挤压作用于密封杠杆28，密封杠杆28一端被压下，另一端翘起将密封块27由密封孔26内推出，密封块27与阀体2的内壁紧密贴合，实现从动阀2的自密封结构，从而保证扇形阀片与阀体内壁之间的密封能力。

在本案一具体实施例中，阀体1的顶部设置有驱动主动阀转动的执行器。阀体1的顶部设置执行器，由执行器1驱动主动阀3转动，通过对执行器的转动位置进行设定，可实现阀体1对主动阀3和从而阀2的位置主动调整，对主动阀进行排气通道的主动切换，对排气方向和排气量进行主动调整，从而实现对气流流通方向和气流流通大小的自动控制。

在本案一具体实施例中，从动阀2的底部伸出有转动支撑柱29，阀体1的底部设置有支撑转动支撑柱29的限位器7；限位器7的支撑端面开设容置转动支撑柱29的限位孔70，转动支撑柱29的外端面设置为对应第一气体通道11和第二气体通道12位置的限位面，限位孔70的内壁伸出有与限位面相抵的限位柱72；限位孔70内壁开设有容置限位柱72的导向滑孔71，导向滑孔71的底部设置有与限位柱72相抵的限位弹簧73。

从动阀2包括对第一气体通道11进行封堵的第一限位位置，对第二气体通道12进行封堵的第二限位位置，因此要求其每次转动定位准确，并避免受阀体内气流的扰动影响其密封性。通过设置限位器7，限位器7由其上的限位孔70对从动阀2进行支撑，从动阀2的底部伸出转动支撑柱29，转动支撑柱29外壁结构与第一气体通道和第二气体通道的布置方向相同，优选第一气体通道和第二气体通道垂直交叉布置。

优选地，转动支撑柱29为横截面为正方形的矩形支撑柱，限位器7的限位孔70内壁伸出分别与转动支撑柱29的限位面相抵的限位柱72，矩形柱结构的转动支撑柱具有四个限位面，对应限位器7的限位孔70内壁伸出四个限位柱72，从动阀2的每次转动入位后，限位柱72均与转动支撑柱29的限位面相抵，从动阀2的每次转动转动角度为45度，实现对排气通道的准确切换。

限位孔70的内壁设置导向滑孔71，限位柱72滑动布置于导向滑孔71内，导向滑孔71的底部设置限位弹簧73，由限位弹簧73推动限位柱72与从动阀2转动支撑柱29的限位面相抵，在从动阀2封堵状态时，限位弹簧73同时提供对从动阀2摆动的弹性回复力，进一步保证其封堵位置定位的准确。为了降低从动阀2的转动难度，将转动支撑柱29相邻两个限位面之间圆弧过渡，进一步降低从动阀的转动难度。

基于上述实施例中提供的涡前控制阀，本发明还提供了一种发动机，包括发动机进气管，发动机的气缸同时通过第一发动机排气管和第二发动机排气管排出发动机的燃烧废气，第一发动机排气管和第二发动机排气管的汇通位置同时连通废气回流管和废气增压管，废气回流管和废气增压管与发动机排气管之间设置对废气流通方向进行调整的如上述实施例中提供的涡前控制阀。

由于该发动机采用了上述实施例的涡前控制阀，所以该发动机由涡前控制阀带来的有益效果请参考上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种涡前控制阀，其特征在于，包括内置控制交叉布置的第一气体通道和第二气体通道内气体流向的阀体，所述阀体内设置转动封堵所述第一气体通道或所述第二气体通道的出气口的从动阀，控制所述第一气体通道和所述第二气体通道的未封堵通道有效开度和驱动所述从动阀转动的主动阀；

所述从动阀上设置有，当所述从动阀封堵所述第一气体通道时，对所述主动阀转动极限位置进行限位和带动所述从动阀转动的第一限位部；

当所述从动阀封堵所述第二气体通道时，对所述主动阀转动极限位置进行限位和带动所述从动阀转动的第二限位部。

2.根据权利要求1所述的涡前控制阀，其特征在于，所述主动阀和所述从动阀的转动中心同轴布置有插装配合的支撑柱和支撑孔，所述支撑孔的侧壁开设有与所述主动阀的阀片两侧相抵的转动开口，所述第一限位部和所述第二限位部分别设置于所述转动开口的两端。

3.根据权利要求2所述的涡前控制阀，其特征在于，所述阀体的内壁凸出设置有分别位于所述从动阀转动方向的两侧，对所述从动阀的转动封堵位置进行限位的第一限位凸起和第二限位凸起。

4.根据权利要求2所述的涡前控制阀，其特征在于，所述主动阀为板状结构的板状阀片，所述从动阀为扇形横截面的扇形阀片。

5.根据权利要求4所述的涡前控制阀，其特征在于，所述从动阀位于其扇形阀片的顶部开设有沿其径向布置的压装孔，所述压装孔内可滑动地布置有压装块；

所述扇形阀片与所述阀体内壁相抵的两端均开设有沿其径向伸出的密封孔，所述密封孔内可滑动地布置有与所述阀体的内壁相抵的密封块；

所述扇形阀片的内壁架撑有两端分别与所述压装块的滑入端和所述密封块的滑入端相抵的密封杠杆。

6.根据权利要求1所述的涡前控制阀，其特征在于，所述阀体的顶部设置有驱动所述主动阀转动的执行器。

7.根据权利要求1所述的涡前控制阀，其特征在于，所述从动阀的底部伸出有转动支撑柱，所述阀体的底部设置有支撑所述转动支撑柱的限位器；

所述限位器的支撑端面开设容置所述转动支撑柱的限位孔，所述转动支撑柱的外端面设置为对应所述第一气体通道和所述第二气体通道位置的限位面，所述限位孔的内壁伸出有与所述限位面相抵的限位柱；

所述限位孔内壁开设有容置所述限位柱的导向滑孔，所述导向滑孔的底部设置有与所述限位柱相抵的限位弹簧。

8.根据权利要求1所述的涡前控制阀，其特征在于，所述第一气体通道和所述第二气体通道的排气方向垂直布置。

9.一种发动机，其特征在于，包括发动机进气管，第一发动机排气管和第二发动机排气管，同步连通所述第一发动机排气管和所述第二发动机排气管的废气回流管和废气增压管，还包括对所述废气回流管和所述废气增压管的废气流通方向进行切换的如权利要求1-8中任一项所述的涡前控制阀。

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