CN111065802A - 涡轮机旁通阀 - Google Patents

Abstract

一种转动式涡轮机旁通阀(30)，包括位于入端口(30b)、出端口(30a)和旁通端口(30c)的接合部处的阀室(31)，所述入端口构造成与发动机的废气流流体连通，出端口构造成与涡轮机的入口流体连通，所述旁通端口构造成与废气后处理装置流体连通；和阀转子(33a)，所述阀转子被支撑在阀室内以绕阀轴线转动。阀转子可在第一位置和第二位置之间绕阀轴线转动，在第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口，在第二位置处，阀转子阻止气流通过旁通端口。所述阀转子是偏心的，从而阀转子包括密封部分(38)，所述密封部分是所述阀转子在所述阀室内的与所述阀轴线径向间隔最远的部分；并且当阀转子从第一位置移动到第二位置时，密封部分朝向旁通端口移动，使得当阀转子处于密封部分邻近旁通端口的第二位置时，阀转子和旁通端口之间的径向间隔减小到最小。

Description

涡轮机旁通阀

技术领域

本发明涉及一种阀。特别地，该阀可以是适于绕过涡轮机的入口的涡轮机旁通阀。

背景技术

涡轮机是众所周知的用于将流动的气体内的动能转化为有用功的装置。特别地，已知的涡轮机将流动的气体的动能转换成涡轮机的转子(或涡轮机叶轮)的转动。转子的转动可以通过适当的联动装置传递到适于做有用工的任何装置。这种装置的示例包括发电机(使得涡轮机形成动力涡轮机的一部分)和压缩机(使得涡轮机形成涡轮增压器的一部分)。

如本领域中公知的，涡轮增压器通过如下方式工作：涡轮增压器的涡轮机接收来自内燃机的废气，从而转动涡轮增压器的涡轮机叶轮，以驱动压缩机叶轮的转动。压缩机叶轮吸入气体并对气体加压，以使与压缩机的入口处的气体相比，压缩机输出的气体处于升高的压力(或增压压力)下。涡轮增压器的压缩机的输出(即，处于增压压力下的气体)可被供给到涡轮增压器构成其一部分的内燃机的入口。

在涡轮机的一些应用中，可能需要涡轮机旁通阀以使由附接有涡轮机的发动机产生的废气绕过涡轮机，从而废气在不通过涡轮机的情况下流到发动机的废气后处理系统。

已知的涡轮机旁通阀可能难以制造到所需的公差，因此很昂贵。

一种已知类型的涡轮机旁通阀是转动阀。转动阀包括壳体，该壳体限定位于入端口、出端口出口和旁通端口的接合部处的阀室。阀转子被支撑以在阀室内转动。阀转子能够绕阀轴线在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口，在第二位置处，阀转子阻止气流通过旁通端口。

已知的转动阀会遭受泄漏问题，从而气体通过阀转子泄漏到旁通端口，从而减少到达涡轮机的气体的量，从而降低系统的性能。

另外，一些已知的转动阀遭受卡住，由此阀转子接触壳体，特别是当阀转子处于第二位置时。阀转子接触壳体的事实意味着，在极端情况下，尤其是在热的影响下，阀转子可能会卡住。在不太极端的情况下，阀转子可能会碰到壳体。这可能导致阀的过度磨损(并因此导致潜在的密封问题)和/或施加在用于致动阀转子的致动器上的额外负载。这样的额外负载可能导致致动器的过早故障和/或致动器无法正确地控制阀转子。

发明内容

需要提供一种替代的涡轮机旁通阀，该涡轮机旁通阀克服了已知的旁通阀的无论是上面提出的还是以其他方式提出的一个或多个缺点。另外，需要替代的涡轮机旁通阀。

根据本发明的第一方面，提供了一种转动式涡轮机旁通阀，包括：阀室，所述阀室定位在入端口、出端口和旁通端口的接合部处，所述入端口构造成与来自发动机的废气流流体连通，所述出端口构造成与涡轮机的入口流体连通，并且旁通端口构造成与废气后处理装置流体连通；和阀转子，所述阀转子被支撑在阀室内以绕阀轴线转动；其中，阀转子能够绕阀轴线在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口，在第二位置处，阀转子阻止气流通过旁通端口；和其中，所述阀转子是偏心的，从而阀转子包括密封部分，所述密封部分是所述阀转子在所述阀室内的与所述阀轴线径向间隔最远的部分；并且当阀转子从第一位置移动到第二位置时，密封部分朝向旁通端口移动，使得当阀转子处于密封部分邻近旁通端口的第二位置时，阀转子和旁通端口之间的径向间隔减小到最小。

阀室可以由壳体限定。阀转子可以包括至少一个主轴。所述主轴或每个主轴可以由壳体支撑，使得所述主轴或每个主轴沿阀轴线定位，并且使得阀转子能够围绕所述主轴或每个主轴相对于壳体转动。

密封部分可包括转子密封特征，该转子密封特征的尺寸和形状设计成当阀转子处于第二位置时与旁通端口协作以堵塞旁通端口。

转子密封特征包括凸起的密封面，该密封面的形状与旁通端口的开口的形状相对应，当阀转子处于第二位置时，密封面由旁通端口容纳。

阀转子可包括凹部，当阀转子处于第二位置时，所述凹部限定流动通道的在入端口和出端口之间的至少一部分。

壁的限定阀室的一部分可以包括耐磨材料，使得当阀转子处于第二位置时，阀转子接触耐磨材料以与该耐磨材料形成密封。

耐磨材料能够定位成靠近旁通端口。

耐磨材料能够位于旁通端口和输出端口之间。

阀转子可以包括当阀转子处于第二位置时接触阀室的壁的耐磨材料。

阀转子的密封部分可以包括阀转子的所述耐磨材料。

阀转子可包括两个分开的耐磨材料区域，即第一耐磨材料区域以及第二耐磨材料区域，当阀转子处于第二位置时，第一耐磨材料区域位于旁通端口的第一侧，当阀转子处于第二位置时，第二耐磨材料区域位于旁通端口的第二侧。

根据本发明的第二方面，提供了一种转动式涡轮机旁通阀，包括：阀室，所述阀室定位在入端口、出端口和旁通端口的接合部处，所述入端口构造成与来自发动机的废气流流体连通，所述出端口构造成与涡轮机的入口流体连通，并且旁通端口构造成与废气后处理装置流体连通；和阀转子，所述阀转子被支撑在阀室内以绕阀轴线转动；其中，阀转子能够绕阀轴线在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口，在第二位置处，阀转子阻止气流通过旁通端口；和其中，阀转子包括在阀室内的第一部分，当转子处于第二位置时，该第一部分限定流动通道的在入端口和出端口之间的至少一部分；以及其中，阀室内的阀转子的第二部分与第一部分分开，该第二部分包括凹部或切口。

当阀转子处于第二位置时，阀转子和旁通端口可限定旁通室。凹部或切口能够位于旁通室中。

阀转子可包括第二凹部。当阀转子处于第二位置时，所述第二凹部可限定流动通道的在入端口和出端口之间的至少一部分。

涡轮机可以形成涡轮增压器的一部分。

根据本发明的第三方面，提供了一种发动机装置，包括发动机、涡轮机和根据前述方面中任一项的阀。

将理解的是，在适当的情况下，在本发明的范围内，将本发明的一个方面的可选特征与本发明的另一方面的特征组合。

附图说明

现在将参考附图通过示例的方式描述本发明，其中：

图1示出了已知的发动机装置的示意图，根据本发明的实施例的阀可以形成该发动机装置的一部分；

图2示出了根据本发明实施例的阀的放大示意图；

图3示出了已知的转动旁通阀的示意性截面图；

图4示出了根据本发明实施例的转动旁通阀的示意性截面图；

图5和图6示出了图4所示的旁通阀的阀转子的示意图；

图7示出了根据本发明的另一实施例的阀的一部分的示意图；

图8示出了根据本发明的另一实施例的阀转子的示意图；以及

图9示出了在阀内原位穿过图8的阀转子的示意性剖视图。

具体实施方式

图1示出了已知的发动机装置10的示意图。该发动机装置包括多个燃烧室12，这些燃烧室连接到入口歧管14和出口歧管16。出口歧管16被分成第一部分16a和第一部分16a。出口歧管的第一部分16a连接到燃烧室12的第一组(未示出)，出口歧管16的第二部分16b连接到燃烧室12的第二组(同样，未示出)。

发动机装置还包括涡轮增压器18，涡轮增压器18具有众所周知的涡轮机20和压缩机22。发动机装置还包括废气后处理系统24、EGR回路26、和涡轮机旁通阀30，EGR回路26包括EGR阀28。

在使用时，向燃烧室12供应燃料和空气，空气是通过发动机进气口32从大气37提供的，空气经过涡轮增压器18的压缩机22和入口歧管14。一旦燃料和空气已经在燃烧室12中燃烧，废气就被产生，该废气被传输到出口歧管16。来自排气歧管16的第一部分16a的废气被供给至T形接头34，在该T形接头34处，废气被分流，从而废气既流到EGR(废气再循环)回路26，又流到涡轮增压器18的涡轮机20的第一入口20a。EGR回路26返回到入口歧管14，并且进入EGR回路26中的废气的量由EGR阀28控制。EGR回路工作的方式完全是常规的，并不是本发明的关键。因此，为了简洁起见，省略了关于EGR回路的操作的进一步讨论。

涡轮增压器18的涡轮机20是双入口(或双蜗壳)涡轮机。这样，涡轮机包括第二入口20b。涡轮机20的该入口20b由旁通阀30的第一出口30a供应。旁通阀30又经由旁通阀30的入口30b被供应来自排气歧管16的第二部分16b的废气。

经由入口20a、20b提供给涡轮增压器18的涡轮机20的废气使涡轮机20的涡轮机叶轮(未示出)转动。然后，废气通过涡轮机出口20c离开涡轮机20，并传输到废气后处理系统24(例如，颗粒捕集器和/或选择性催化还原装置)。废气然后经由发动机出口36离开后处理系统24而到达大气37。由提供给涡轮机20的废气引起的涡轮机的涡轮机叶轮的转动引起压缩机18的压缩机叶轮(又未示出)的转动。压缩机叶轮的转动导致处于大气压力下的空气通过发动机入口32吸入到压缩机中，并被压缩机叶轮加压至升高压力(或增压压力)。然后，如前所述，该加压气体被供应到入口歧管14。

旁通阀30还包括第二出口30c(或旁通出口)，第二出口30c(不经过涡轮机)连接至后处理系统24。

可以控制旁通阀30，使得可以选择性地打开第二出口30c。当第二出口30c打开时，来自出口歧管16的第二部分16b的废气中的原本可以传递至涡轮机20的入口20b的至少一些废气可以经由出口30c流到后处理系统24。据说这种气体绕过涡轮机20。气体绕过涡轮机20的能力在几种情况下可能是有利的。首先，在期望降低涡轮机的速度的情况下，例如当涡轮机20超速时，绕过涡轮机并因而减少供应到涡轮机的废气的量的能力将降低使涡轮机叶轮转动的废气的量，从而降低了涡轮机叶轮的速度。第二，在一些应用中，后处理系统24仅在其处于所需操作温度时才可以有效地起作用。例如，当后处理系统24包括热敏催化剂时，可能是这种情况。后处理系统24的所需操作温度可能大大超过室温。因此，后处理系统24可以在发动机装置10的操作期间的某个时刻(例如，刚在发动机启动之后)在低于所需操作温度的温度下操作。在这种情况下，旁通阀30可以被打开，使得一些本来会流向涡轮机20的热废气在不经过涡轮机20的情况下流向后处理系统24，从而导致后处理系统24的温度相对较快地升高，以使后处理系统24可以达到其操作温度。

一旦不再希望使来自排气歧管16的第二部分16b的一些废气绕过涡轮机20，就可以致动旁通阀30以将其关闭，从而关闭第二出口30c并确保从排气歧管16的第二部分16b进入旁通阀30中的所有废气均到达涡轮增压器18的涡轮机20。

上述发动机装置10提供了关于涡轮机旁通阀的操作的环境。应当理解，根据本发明的旁通阀可以用作任何适当的发动机装置的一部分。

例如，以上讨论的发动机装置包括双部件式排气歧管装置。替代地，一些合适的装置可以包括单个排气歧管，其中阀位于排气歧管和涡轮机入口之间。另外，尽管针对形成涡轮增压器的一部分的涡轮机描述了本发明，但是本发明同样适用于任何类型的涡轮机，例如但不限于形成动力涡轮机的一部分的涡轮机。涡轮机可包括如上所述的双入口或双蜗壳。可替代地，涡轮机可包括任何适当数量的入口和/或蜗壳，例如单个入口和单个蜗壳。

现在在下面更详细地讨论根据本发明的旁通阀的具体结构细节。

图2示出了阀30的放大示意图。该图的与图1的特征相对应的特征被赋予相同的附图标记。

图3示出了已知类型的转动式涡轮机旁通阀。阀30包括位于入端口30b、出端口30a和旁通端口30c的接合部处的阀室31。入端口构造成与来自发动机的废气流流体连通，出端口构造成与涡轮机(例如涡轮增压器的涡轮机)的入口流体连通，并且旁通端口30c构造成与废气后处理装置流体连通。旁通阀30还包括阀转子33，阀转子33被支撑在阀室31内以绕阀轴线37转动。阀室31可以由壳体44限定。尽管在图3中未示出，但是阀转子33可沿阀轴线37在35指示的方向上在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置处，阀转子33允许气流通过旁通端口30c，在第二位置处，阀转子33阻止气流通过旁通端口30c。可以看出，阀转子33被安装成使得阀转子33与阀轴线37同心。

在本实施例中，壳体44是与阀构成其一部分的发动机装置的其他部件不同的部件。在其他实施例中，壳体可以是发动机装置的另一部件的一部分。例如，壳体可以由排气歧管、排气管道或涡轮机壳体的一部分形成。

图4示出了本发明的实施例的示意图。图4所示的所有特征都等效于图3所示的阀的特征，所有特征均已赋予相同的附图标记。现在讨论图4的实施例与图3所示的阀之间的差异。

根据本发明的该实施例的阀转子33a是偏心的。也就是说，阀转子33a未安装成使得阀转子33a与阀轴线37同心。特别地，阀转子包括密封部分38，该密封部分是阀转子33a的位于阀室31内的一部分，该密封部分38与阀轴线37之间的径向距离最远。也就是说，阀轴线37与密封部分38之间的径向距离Rs大于阀轴线37与位于阀室31内的阀转子的任何其他部分(即除密封部分以外的任何部分)之间的径向距离(例如，由RN表示的径向距离)。为了便于参考，图4还以虚线示出了图3中所示的已知阀的阀转子33的相对位置。该虚线由附图标记40指示。

图4所示的阀的视图示出了处于第二位置的阀转子33a，在该第二位置处，阀转子33a阻挡了通过旁通端口30c的气流。如果阀围绕阀轴线37沿35指示的任一方向转动180度，则阀转子33a将位于第一位置，在该第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口30c。在这种情况下，阀转子33a的位置由虚线42指示。应当注意，转子33a的图4所示并且由虚线42指示的第一位置仅仅是阀转子33a的许多第一位置中的一个示例。阀转子33a的阀转子允许气流通过旁通端口30c的任何位置可以被称为阀转子33a的第一位置。

当阀转子33a从第一位置(如42所示)移动到第二位置(如图4中的实线所示)时，密封部分48朝向旁通端口30c移动，使得当阀转子33a处于密封部分38与旁通端口30c相邻的第二位置时，阀转子33a和旁通端口30c之间的径向间隔S减小到最小。

在图4中，阀转子33a与旁通端口30c之间的径向间隔S由阀转子33a(相对于轴线37)与在旁通端口30c内选择的任意点B之间的沿径向方向的距离示意性地表示。应当理解，可以以任何适当的方式确定这种径向间隔。例如，径向间隔可以是在阀转子的径向外表面与假想表面之间的在径向方向上的距离，假想表面在旁通端口30c的壁之间延伸并且构成阀室31与旁通端口30c之间的界面。在另一示例中，可以将阀转子33a与旁通端口之间的径向间隔确定为阀转子33a的外表面与位于旁通端口30c内的假想表面之间的径向距离，由于阀转子完成在阀轴线37上的完整转动，所以该假想表面由阀转子的最大径向长度限定。在这种情况下，当阀转子处于第二位置时，阀转子和旁通端口之间的距离将减小为零。

与其中阀转子33与阀轴线37同心以使得阀转子和旁通端口30c之间的径向间隔大致恒定的已知转动式涡轮机旁通阀(例如图3所示)相比，当阀转子处于第二位置时，本发明的阀转子和旁通端口之间的径向间隔减小到最小。当阀转子处于第二位置时，减小阀转子与旁通端口30c之间的间隔将增加阀转子与旁通端口之间的密封。这意味着当气体应传输到涡轮机的入口时，通过旁通端口泄漏的可能性降低了。这导致涡轮机的性能的相应改善(并且因此导致旁路可以构成其一部分的发动机装置)。

另外，当阀转子从第一位置移动到第二位置时，阀转子和旁通端口之间的径向间隔减小到最小的推论是，随着阀马达从第二位置移动到第一位置时，阀转子和旁通端口之间的径向间隔将增加。当阀转子不在第二位置处时，这种间隔的增加是无关紧要的，因为仅在第二位置处阀转子必须密封旁通端口。此外，阀转子和旁通端口之间的间隔增加的事实意味着，当阀转子不在第二位置处时，阀转子将不会接触旁通端口(或不会接触限定与旁通端口相邻的阀室的壁)。

这具有减少阀转子与限定阀室的壁之间的接触的益处，这将减少阀转子和/或阀室的壁上的磨损，从而增加这些部件的操作寿命。另外，与阀室的壁之间的接触减少将导致为了使阀转子转动而需要做的功减少。这可以减少负载并因此减少驱动阀转子转动的任何致动器的磨损。这可能意味着可以使用更小，更轻，功率更小和/或更便宜的致动器。另外，阀转子和旁通端口之间的间隔增大的事实意味着，阀转子卡住或卡在阀室的壁上的可能性减小。

在上面讨论的实施例中，阀转子被认为是偏心的。当阀转子处于密封部分与旁通端口相邻的第二位置处时，正是阀转子的偏心率使得阀转子和旁通端口之间的径向间隔S减小到最小。为了实现这种离心率，阀转子的转动轴线与阀轴线不同心。

在一些实施例中，阀室可被限定为大体上圆筒形的孔。在这样的实施例中，阀轴线和圆筒形的阀室的中心轴线可以是同一个轴线。

如果阀转子的转动轴线与阀轴线不同心，则本发明的实施例的转子可以具有任何适当的形状。例如，转子的在垂直于转子的转动轴线的平面中的轮廓可以是大致圆形的，转子本身可以相对于转子的转动轴线是偏心的，或者可以具有一个或多个凸角。

在替代实施例中，阀室可被限定为在垂直于阀轴线的平面中具有非转动对称轮廓的孔。例如，阀室的在垂直于阀轴线的平面中的轮廓可以大体为椭圆形或可以具有一个或多个凸角。在阀室在垂直于阀轴线的平面中的轮廓具有一个或多个凸角的实施例中，凸角可被定位成使得它们对应于入端口、出端口和旁通端口中的一个或多个的位置。

在当前讨论的实施例中，阀轴线将不与阀室的中心轴线同心。如前所述，本发明的这种实施方式的转子可以具有任何适当的形状。例如，转子的在垂直于转子的转动轴线的平面中的轮廓可以是大致圆形的，转子本身可以相对于转子的转动轴线是偏心的，或者可以具有一个或多个凸角。在一些实施例中，转子的在垂直于转子的转动轴线的平面中的轮廓可以对应于阀室的在垂直于阀轴线的平面中的轮廓，但是它们可以具有不同的尺寸。

应当理解，对于以上讨论的所有示例，阀转子在本发明的意义内是偏心的。

图5和图6示出了阀转子33a的更详细的视图。特别地，图5示出了阀30的阀转子33a的示意图。阀转子33a包括主体39和从主体39延伸的主轴40a、40b。还示出了阀转子33a绕其转动的转动轴线37。如前所述，阀转子33a是偏心的(但是这在图5中不能清楚地看到)。尽管本实施例包括两个主轴，但是应当理解，在另一个实施例中，阀转子可以仅包括单个主轴。在两种情况下，如图6中最佳所示，该主轴或每个主轴由壳体44支撑，使得该主轴或每个主轴40a、40b沿着阀轴线37放置，并且使得阀转子可围绕该主轴或每个主轴40a、40b相对于壳体44转动。更详细地，阀转子33a包括端壁42a和42b。这些端壁42a、42b在轴向上彼此分开，并且因此可以被称为轴向偏移的端壁。轴向偏移的端壁42a、42b不仅限定阀转子33a的主体39的最外轴向边缘，而且还限定阀转子33a的最外径向边缘。当位于阀室31中时，轴向偏移的端壁42a、42b被容纳在阀室31内。主轴40a和40b从轴向偏移的端壁42a、42b中的相应的一个轴向向外延伸。主轴40a、40b通常是圆柱形的并且提供了阀转子33a绕其转动的轴。主轴40a、40b被阀室31的两个孔56a、56b容纳。在一些实施例中，孔56a、56b可包括凸台，轴承等以促进壳体44和阀转子33a之间的相对转动。应当理解，在其他实施例中，只要阀转子由壳体支撑以便能够相对于壳体转动，一个或多个主轴和阀室可具有除所示几何形状之外的任何合适的几何形状。

位于端壁42a、42b之间的是密封区段46。密封区段46和密封部分38可以是相同的。替代地，密封区段46可以包括密封部分38。密封区段46包括内表面46a和外表面46b。密封区段46(特别是其内表面46a)和端壁42a、42b在它们之间限定了空腔47。

如前所述，当阀转子33a位于阀室31内时，阀转子33a的转动位置决定废气流是被允许通过还是被阻止通过旁通端口30c。当阀转子33a处于第二旁通端口阻挡位置时，阀转子处于转动位置，使得密封区段46的外表面46b覆盖或基本覆盖旁通端口30c。由此，基本上防止废气流流过旁通端口30c。当阀转子33a不在第二旁通端口阻挡位置时，阀转子33a可以被认为处于第一位置，该第一位置是转动位置，在该转动位置处，密封区段46的外表面46b和旁通端口30c的相对对准允许废气流通过旁通端口30c。也就是说，废气能够经由阀转子33a的空腔47流入旁通端口30c中。取决于阀转子33a的几何形状，当阀转子33a不在旁通端口阻挡位置(即在第一位置)处时，顶板区段46的内表面46a可以被成形和定位成使得阻碍通过阀的废气流或使该废气流向旁通端口30c或出端口30a偏转。也就是说，在阀转子33a的某些位置处，并且在具有某些阀转子的几何形状的情况下，内表面46a可以用作用于废气流的偏转板。

空腔47也可以被称为凹部。应当理解，当阀转子33a处于第二位置(即，旁通端口被阻挡的位置)时，凹部47将限定流动通道的在端口30b和出端口30a之间的至少一部分。

阀转子33a和壳体44可以由任何合适的材料制成，以承受供给至阀的废气的高温，该废气由旁通阀构成其一部分的发动机装置的发动机产生。例如，阀转子和壳体可由合适的金属制成。

未示出的致动器经由主轴40a、40b中的一个安装到阀转子33a。致动器可以被致动以使阀转子在第一位置和第二位置之间移动。可以使用任何适当的致动器，并且使用致动器来致动阀在本领域中是众所周知的。由于阀转子的致动方式不是本发明的关键方面，并且鉴于这种技术是众所周知的，因此为简洁起见，对此点的进一步讨论被省略。

图7示出了本发明的另一实施例，本发明的另一实施例包括替代的阀转子33b。转子33b的密封部分38包括转子密封特征48，转子密封特征48的尺寸和形状设计成当阀转子33b处于第二位置(即阀转子阻挡旁通端口的位置)时与旁通端口30c协作以堵塞旁通端口。特别地，转子密封特征48包括凸起的密封面，该凸起的密封面的形状对应于旁通端口的开口48a的形状。旁通端口的开口可以是旁通端口通向阀室31的位置。当阀转子处于第二位置时，密封面被旁通端口容纳，以堵塞旁通端口。将理解的是，在其他实施例中，如果旁通端口的开口的几何形状不同，则转子密封特征/顶板面的几何形状可以被选择为对应于旁通端口的开口的几何形状。

在一些实施例中，限定阀室31的阀转子33a和/或壳体44可包括耐磨材料。

例如，在一些实施例中，限定阀室的壁(即，壳体44的壁)的一部分可以包括耐磨材料。参照图4，壳体44的壁的限定阀室的包括耐磨材料的部分由用附图标记50表示的虚线表示。

应当理解，考虑到当阀转子处于第二位置时，阀转子与旁通端口之间的径向间隔减小到最小，当阀转子处于第二位置时，阀转子接触耐磨材料50以与之形成密封。

耐磨材料50定位成靠近旁通端口30c，使得当阀转子33a处于第二位置时，在耐磨材料50与阀转子33a之间形成的密封有助于密封旁通端口30c。此外，当耐磨材料50位于旁通端口和输出端口之间时，耐磨材料的与流向输出端口30a的废气相比减少到旁通端口30c中的泄漏的能力被特别增加(在图4中，耐磨材料50的一部分位于右侧就是这种情况)。

在本实施例中，阀室的壁包括位于旁通端口30c的第一侧上的第一耐磨材料50区域和位于旁通端口30c的第二侧上的第二耐磨材料区域。这种装置有助于确保旁通端口30c被充分密封。

在一些实施例中，阀转子33a可包括在图4中以粗黑线示出并以附图标记52表示的耐磨材料。当阀转子33a处于第二位置时，耐磨材料52接触阀室31的壁。

应当注意，尽管如图4所示，阀室的壁和阀转子在第二位置处彼此接触，但是为了简化附图起见，图4在阀室31的壁和阀转子33a之间保持间隙。

在图4所示的实施例中，阀转子33a的密封部分38包括所述耐磨材料52。

尽管耐磨材料52可以被认为是连续的，如图4所示(在其他实施例中，耐磨材料可以是分离的离散部分)，但是阀转子33a仍然包括耐磨材料50的两个分离的区域。

特别地，当阀转子处于第二位置时，第一耐磨材料区域(位于图4的左侧)位于旁通端口30c的第一侧，而当阀转子33a处于第二位置时，第二耐磨材料区域(位于图4的右侧)位于旁通端口30c的第二侧。在旁通端口的任一侧上具有耐磨材料的益处与以上关于阀室的壁上的耐磨材料所讨论的益处相同，即，这有助于在旁通端口30c周围提供有效的密封。

包括耐磨材料的一部分以形成密封的每个实施例的益处在于，尽管密封是通过阀转子和阀室的壁之间的接触形成的，但是由于这种接触是在包括耐磨材料的至少一个表面之间形成，所以可减少部件相互接触时发生卡塞或卡住的任何趋势。当阀所暴露的温度可能导致阀的某些部件充分膨胀时，这是特别有利的。耐磨材料有助于防止卡住或卡塞的原因是，如果阀转子和壁彼此接触到可能发生卡住或卡塞的程度，则耐磨材料将磨损以防止卡住或卡塞。

只要耐磨材料能通过有关的运动而磨耗并且适合于在其所处的环境(例如温度)中操作，可以使用任何合适的耐磨材料。合适的耐磨材料的例子包括：根据使用温度，使用任何专有的基于氧化镱锆酸盐的陶瓷耐磨粉末，铝青铜/聚酯耐磨粉末(例如Metco601)，镍-5％铝热喷涂粉末(例如Metco450)，CoNiCrAIY-BN/聚酯耐磨热喷涂粉末和镍铬合金/氮化硼热喷涂粉末。这些材料中的至少一些材料是由Oerlikon Metco提供的(请参阅https：//www.oerlikon.com/metco/en/products-services/coating-materials/ coating-materials-thermal-spray/abra dables-polymer-fillers/)。可以参考US5185217和US5975845中描述的涂层找到合适材料的其他实例，US5185217和US5975845两者的相关部分通过引用并入本文。

根据本发明的另一方面，提供了一种转动式涡轮机旁通阀，如图3所示，包括阀室31，该阀室31位于入端口30b、出端口30a和旁通端口30c的接合部处。

入端口30b构造成与来自发动机的废气流流体连通，出端口30a构造成与涡轮机处的入口流体连通，并且旁通端口30c构造成与废气后处理装置流体连通。

阀30还包括被支撑在阀室31内以围绕阀轴线37转动的阀转子。阀转子可在第一位置和第二位置之间绕阀轴线37转动，在第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口，在第二位置处，阀转子阻止气流通过旁通端口。

至此，根据本发明的该方面的阀与图3中所示的已知类型的阀相同。然而，本发明的该方面包括图8和9中所示的阀转子33c，阀转子33c替代了图3示出的阀转子33。图8示出了阀转子33c的示意性透视图，而图9示出了在阀内原位穿过图8的(以C表示)阀转子的示意性剖视图。下面更详细地讨论图8和9所示的阀转子33c的特征。

阀转子33c包括在阀室31内的第一部分60，当转子处于第二位置时，该第一部分60限定了流动通道62的在入端口30b和出端口30a之间的至少一部分。阀转子33c还包括阀转子33c的位于阀室31内的第二部分64。第二部分64与第一部分60分离。第二部分64包括凹部或切口66。

当阀转子33c处于第二位置时(如图9所示)，阀转子33c和旁通端口30c限定了旁通室68，凹部或切口66位于旁通室68中。

阀转子33c包括第二凹部47，当阀转子33c处于第二位置时，所述第二凹部47限定了所述流动通道62的在入端口30b和出端口30a之间的至少一部分。

可以说，(在第二位置处)形成阻止旁通端口的密封的转子区段或转子部分是切口或在所述转子区段的与阀转子的接触大量气流的表面(即，当转子处于第二位置时，该表面形成流动通道62的在入端口30b和出端口30a之间的一部分)相反的区域中包括凹部66。

切口66具有减小阀转子33c的质量并因此减小阀转子33c的热惯性的效果。这又意味着在瞬变期间(即，由于阀所暴露的气体的温度变化导致的阀转子的温度变化)阀转子的任何热膨胀都更加均匀。阀转子33c的热膨胀的增加的均匀性意味着，经历热膨胀的阀转子不太可能碰到限定阀室的壁，因此在阀转子转动以便致动阀时不大可能卡住或卡塞。因为这使阀转子的精确定位更加简单，所以降低阀转子卡住或卡塞的可能性降低了阀将失效的可能性，并增强了阀的性能。

应当理解，已经描述了本发明的两个单独的方面，本发明的两个单独的方面可以单独解决相同的问题-减少阀的卡住和卡塞。第一方面涉及偏心阀转子，而第二方面涉及在转子部分中的切口，该切口形成了阻挡旁通端口的密封件。本发明分别适用于这些发明中的每一个，并且适用于两者的组合(例如，偏心阀转子在转子部分中包括切口，该切口形成了阻挡旁通端口的密封件)。本发明的各方面还可以改善阀的密封。例如，具有偏心阀转子可以帮助将阀转子的密封部分推抵旁通端口以对旁通端口进行密封。作为另一示例，转子部分中的形成阻挡旁通端口的密封件的切口可减轻转子和/或阀壳体的任何膨胀的影响，该膨胀导致阀转子和旁通端口之间的密封效率降低。

将理解的是，对所描述的实施例的许多修改是可能的，许多修改仍然落入本发明的如权利要求所限定的范围内。

Claims (16)

1.一种转动式涡轮机旁通阀，包括：

阀室，所述阀室定位在入端口、出端口和旁通端口的接合部处，所述入端口构造成与来自发动机的废气流流体连通，所述出端口构造成与涡轮机的入口流体连通，并且旁通端口构造成与废气后处理装置流体连通；和

阀转子，所述阀转子被支撑在阀室内以绕阀轴线转动；

其中，阀转子能够绕阀轴线在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口，并且在第二位置处，阀转子阻止气流通过旁通端口；以及

其中，所述阀转子是偏心的，使得阀转子包括密封部分，所述密封部分是所述阀转子在所述阀室内的与所述阀轴线径向间隔最远的部分；以及当阀转子从第一位置移动到第二位置时，所述密封部分朝向旁通端口移动，使得当阀转子处于所述密封部分邻近旁通端口的第二位置时，阀转子和旁通端口之间的径向间隔减小到最小。

2.根据权利要求1所述的阀，其中，

所述阀室由壳体限定，并且所述阀转子包括至少一个主轴，所述至少一个主轴或每个主轴由所述壳体支撑，使得所述至少一个主轴或每个主轴沿着所述阀轴线放置，并且使得阀转子能够绕着所述至少一个主轴或每个主轴相对于所述壳体转动。

3.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，

所述密封部分包括转子密封特征，所述转子密封特征的尺寸和形状设置成当所述阀转子处于所述第二位置时与所述旁通端口协作以堵塞所述旁通端口。

4.根据权利要求3所述的阀，其中，

转子密封特征包括凸起的密封面，所述密封面的形状与旁通端口的开口的形状相对应，当阀转子处于第二位置时，所述密封面由旁通端口容纳。

5.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，

所述阀转子包括凹部，当所述阀转子处于所述第二位置时，所述凹部限定流动通道的在所述入端口和所述出端口之间的至少一部分。

6.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，

限定所述阀室的壁的一部分包括耐磨材料，使得当所述阀转子处于所述第二位置时，所述阀转子接触所述耐磨材料以与耐磨材料形成密封。

7.根据权利要求6所述的阀，其中，

所述耐磨材料定位成靠近所述旁通端口。

8.根据权利要求6或权利要求7所述的阀，其中，

所述耐磨材料位于所述旁通端口和所述输出端口之间。

9.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，

所述阀转子包括耐磨材料，所述耐磨材料在所述阀转子处于所述第二位置以形成密封时接触所述阀室的壁。

10.根据权利要求9所述的阀，其中，

所述阀转子的密封部分包括所述阀转子的所述耐磨材料。

11.根据权利要求9或权利要求10所述的阀，其中，

所述阀转子包括两个单独的耐磨材料区域，即当阀转子处于第二位置时位于旁通端口的第一侧的第一耐磨材料区域，和当阀转子处于第二位置时位于旁通端口的第二侧的第二区域。

12.一种转动式涡轮机旁通阀，包括：

阀室，所述阀室定位在入端口、出端口和旁通端口的接合部处，所述入端口构造成与来自发动机的废气流流体连通，所述出端口构造成与涡轮机的入口流体连通，并且旁通端口构造成与废气后处理装置流体连通；和

阀转子，所述阀转子被支撑在阀室内以绕阀轴线转动；

其中，阀转子能够绕阀轴线在第一位置和第二位置之间转动，在第一位置处，阀转子允许气流通过旁通端口，并且在第二位置处，阀转子阻止气流通过旁通端口；以及

其中，阀转子包括在阀室内的第一部分，当转子处于第二位置时，所述第一部分限定流动通道的在入端口和出端口之间的至少一部分；以及其中，阀室内的阀转子的第二部分与第一部分分开，所述第二部分包括凹部或切口。

13.根据权利要求12所述的阀，其中，

当所述阀转子处于所述第二位置时，所述阀转子和所述旁通端口限定旁通室，所述凹部或切口位于所述旁通室中。

14.根据权利要求12或13所述的阀，其中，

所述阀转子包括第二凹部，当阀转子处于第二位置时，所述第二凹部限定流动通道的在入端口和出端口之间的至少一部分。

15.根据前述权利要求中任一项所述的阀，其中，

所述涡轮机形成涡轮增压器的一部分。

16.一种发动机装置，包括发动机、涡轮机和根据前述权利要求中任一项所述的阀。

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