CN212272384U - 阀组件和双蜗壳涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及阀组件和双蜗壳涡轮增压器。一种用于控制进入双蜗壳涡轮增压器的涡轮机壳体内部的排气流的阀组件包括第一阀构件、阀轴以及第二阀构件。第一阀构件在第一端和第二端之间围绕轴线设置并且沿着轴线延伸，并且可在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，用于控制流向涡轮机壳体内部的排气流。第一阀构件在第一和第二端之间限定阀内部。阀轴部分地设置在阀内部中并且联接到第一阀构件的第一端。第二阀构件具有联接到阀轴并且围绕阀轴设置的基部以及从基部并围绕轴延伸到阀内部中的突出部。第二阀构件可在关闭位置和打开位置之间移动。

Description

阀组件和双蜗壳涡轮增压器
发明背景
1.技术领域
本发明总体上涉及一种用于控制进入双蜗壳涡轮增压器的涡轮机壳体内部的排气流的阀组件，并且涉及一种包括阀组件的双蜗壳涡轮增压器。
2.背景技术
双蜗壳涡轮增压器接收来自内燃发动机的排气并且将压缩空气递送至内燃发动机。双蜗壳涡轮增压器用于增加内燃发动机的功率输出，降低内燃发动机的燃料消耗，并且减少内燃发动机产生的排放。通过双蜗壳涡轮增压器将压缩空气输送到内燃发动机允许内燃发动机更小，但能够产生与更大的自然吸气式内燃发动机相同或相似量的马力。在车辆中使用较小的内燃发动机减少了车辆的质量和空气动力学迎风面积，这有助于减少内燃发动机的燃料消耗并提高车辆的燃料经济性。
双蜗壳涡轮增压器包括涡轮机壳体。涡轮机壳体具有限定涡轮机壳体内部的内表面、第一蜗壳、第二蜗壳以及涡轮机壳体出口。第一蜗壳和第二蜗壳各自适配成用于与内燃发动机和涡轮机壳体内部流体连通，以便将排气从内燃发动机递送至涡轮机壳体内部。涡轮机壳体还包括分隔第一蜗壳和第二蜗壳的壁以及阀座。壁和阀座共同限定阀腔。
双蜗壳涡轮增压器还包括用于控制进入涡轮机壳体内部的排气流的阀组件。传统的阀组件包括第一阀构件、轴和第二阀构件。第一阀构件联接到轴上并且可与涡轮机壳体的壁接合。第一阀构件可在第一位置、第二位置和第三位置之间移动，在第一位置，第一阀构件设置在阀腔中并与壁接合，在第二位置，第一阀构件设置在阀腔中并与壁脱离接合，在第三位置，第一阀构件设置在阀腔外部。第二阀构件联接到轴上并且可与涡轮机壳体的阀座接合。第二阀构件可在第二阀构件与阀座接合的关闭位置和第二阀构件与阀座脱离接合的打开位置之间移动。传统的废气门组件还包括偏置构件，偏置构件配置成在上述位置中的至少一个位置偏置第一和/或第二阀构件。
在双蜗壳涡轮增压器的操作过程中，排气流过第一蜗壳和第二蜗壳并且在第一阀构件上施加力，特别是当第一阀构件处于第一位置和第二位置时。随着时间的过去，由排气施加在第一阀构件上的力引起阀组件的各种部件的磨损，由此降低双蜗壳涡轮增压器的效率并且最终导致阀组件的失效。此外，偏置构件在涡轮增压器的运行过程中暴露于排气，这导致偏置构件的磨损。偏置构件的这种磨损还降低了双蜗壳涡轮增压器的效率并且最终导致阀组件的失效。
因此，仍然需要提供一种用于双蜗壳涡轮增压器的改进的阀组件。
发明内容
双蜗壳涡轮增压器将压缩空气输送到内燃发动机并且接收来自内燃发动机的排气。双蜗壳涡轮增压器包括涡轮机壳体。涡轮机壳体包括内表面，内表面限定涡轮机壳体内部、第一蜗壳、第二蜗壳和涡轮机壳体出口。涡轮机壳体内部适于接收涡轮机叶轮。第一蜗壳和第二蜗壳各自适配成用于与内燃发动机和涡轮机壳体内部流体连通，以便将排气从内燃发动机递送至涡轮机壳体内部。涡轮机壳体出口与涡轮机壳体内部流体连通，用于从涡轮机壳体内部排放排气。涡轮机壳体还包括将第一蜗壳与第二蜗壳分开的壁。涡轮机壳体还包括阀座。壁和阀座共同限定阀腔。
双蜗壳涡轮增压器还包括阀组件，阀组件控制从第一蜗壳和第二蜗壳到涡轮机壳体内部的排气流。阀组件包括可与涡轮机壳体的壁接合的第一阀构件。第一阀构件沿着适于靠近涡轮机壳体的壁的第一端和适于远离涡轮机壳体的壁的第二端之间的轴线延伸。第一阀构件在第一和第二端之间限定阀内部。第一阀构件可在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，第一阀构件设置在阀腔中并且邻近涡轮机壳体的壁，用于限制排气在第一蜗壳和第二蜗壳之间流动，在第二位置，第一阀构件设置在阀腔，并且与涡轮机壳体的壁间隔开，以便允许排气在第一蜗壳与第二蜗壳之间流动，以及在第三位置，第一阀构件设置在阀腔的外部，以便允许来自第一蜗壳和第二蜗壳的排气绕过涡轮机壳体内部。阀组件还包括轴，轴部分地设置在阀内部中，并且联接到第一阀构件的第一端并从第一阀构件的第一端延伸，用于在第一、第二和第三位置之间移动第一阀构件。阀组件还包括可与阀座接合的第二阀构件。第二阀构件具有联接到轴上并且围绕轴设置的基部以及从基部并且围绕轴延伸到阀内部中的突出部。第二阀构件可在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，基部与涡轮机壳体的阀座接合，用于限制来自第一蜗壳和第二蜗壳的排气绕过涡轮机壳体内部，在打开位置，基部与涡轮机壳体的阀座脱离接合，以便允许来自第一蜗壳和第二蜗壳的排气绕过涡轮机壳体内部。尽管不是必需的，但第一阀构件可具有配置成减小阀组件磨损的外轮廓。此外，阀组件还可包括设置在阀内部中并围绕轴的偏置构件。当存在时，偏置构件配置成当第二阀构件处于关闭位置时将第一阀构件偏置到第一位置和第二位置之一中。
因此，当第一阀构件的外轮廓配置成减小阀组件的磨损时，第一阀构件的外轮廓减小由排气施加在第一阀构件上的力，由此减小第一阀构件、阀轴和第二阀构件的磨损。这种减少的磨损导致双蜗壳涡轮增压器的效率增加以及双蜗壳涡轮增压器的寿命增加。此外，当偏置构件被包括在第一阀构件的阀内部中时，与阀组件的其他部件相比，在双蜗壳涡轮增压器的运行过程中偏置构件暴露于排气减少，因为偏置构件设置在第一阀构件的阀内部中。照此，减小了偏置构件的磨损，由此增加了双蜗壳涡轮增压器的效率并且增加了双蜗壳涡轮增压器的寿命。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参考以下详细描述，本发明的其它优点将变得更好理解，其中：
图1是双蜗壳涡轮增压器的示意图；
图2是适于与内燃发动机流体连通的双蜗壳涡轮增压器的涡轮机壳体的示意图；
图3A是根据一个实施例的涡轮机壳体的顶视图，其中涡轮机壳体包括壁和具有阀座的外表面，并且壁和阀座共同限定阀腔；
图3B是根据另一实施例的涡轮机壳体的俯视图，其中涡轮机壳体包括壁和具有阀座的内表面，并且壁和阀座共同限定阀腔。
图4是根据一个实施例的阀组件的侧视图，其中阀组件包括可与涡轮机壳体的壁接合的第一阀构件和可与涡轮机壳体的外表面的阀座接合的第二阀构件；
图5是图4的阀组件的前视图，示出了绕轴线旋转对称的第一阀构件的外轮廓；
图6是图4的阀组件的剖视图，示出了沿着轴线在第一端和与第一端间隔开的第二端之间延伸的第一阀构件，第一阀构件在第一端和第二端之间限定阀内部，偏置构件设置在阀内部中；
图7是根据另一个实施例的阀组件的截面图；
图8是图4的阀组件和图3A的涡轮机壳体的截面视图，其中第一阀构件处于第一位置，在第一位置，第一阀构件设置在阀腔中并且邻近涡轮机壳体的壁，以及第二阀构件处于关闭位置，在关闭位置，第二阀构件的基部与涡轮机壳体的阀座接合；
图9是图4的阀组件和图3A的涡轮机壳体的截面视图，其中第一阀构件处于第二位置，其中第一阀构件设置在阀腔中并且与涡轮机壳体的壁间隔开，并且第二阀构件处于关闭位置；
图10是图4的阀组件和图3A的涡轮机壳体的截面视图，其中第一阀构件处于第三位置，其中第一阀构件设置在阀腔的外部，并且第二阀构件处于打开位置，其中第二阀构件的基部与阀座脱离接合；
图11是根据另一个实施例的阀组件的第一阀构件的等距视图，其中第一阀构件的外轮廓包括配置成接合涡轮机壳体壁的凸起；并且
图12是图11的第一阀构件的侧视图。
具体实施方式
参考附图，其中在几个视图中相同的附图标记表示相同的部件，图1 中示出了用于接收来自内燃发动机22(图2中示出)的排气并将压缩空气输送到内燃发动机22的双蜗壳涡轮增压器20的示意图。尽管不是必需的，但是双蜗壳涡轮增压器20典型地用于乘客和商用汽车应用中。然而，应当理解，双蜗壳涡轮增压器20可以用于非汽车应用中，例如重型设备应用、非汽车柴油发动机应用、非汽车马达应用等。如图1-3B所示，双蜗壳涡轮增压器20包括涡轮机壳体24和设置在涡轮机壳体24中的涡轮机叶轮26。
再次参见图1，双蜗壳涡轮增压器20典型地包括涡轮增压器轴28、压缩机叶轮30、压缩机壳体34，以及轴承壳体36。在双蜗壳涡轮增压器 20的运行过程中，涡轮机叶轮26接收来自内燃发动机22的排气，这致使涡轮机叶轮26旋转。涡轮增压器轴28联接到涡轮机叶轮26上并且可由涡轮机叶轮26旋转。压缩机叶轮30联接到涡轮增压器轴28上并且可通过涡轮增压器轴28旋转以便将压缩空气递送到内燃发动机22。压缩机叶轮30设置在压缩机壳体34中。轴承壳体36围绕涡轮增压器轴28在涡轮机叶轮26与压缩机叶轮30之间延伸。双蜗壳涡轮增压器20还典型地包括围绕涡轮增压器轴28并且在轴承壳体36中设置的用于可旋转地支撑涡轮增压器轴28的轴承36。
如图2所示，涡轮机壳体24包括限定涡轮机壳体内部40的内表面38。涡轮机壳体内部40适于接收涡轮机叶轮26。内表面38还限定第一蜗壳 42和第二蜗壳44。第一蜗壳和第二蜗壳42、44各自与内燃发动机22和涡轮机壳体内部40流体连通，用于将排气从内燃发动机22输送到涡轮机壳体内部40。如图1、3A和3B所示，内表面38还限定涡轮机壳体出口 46。涡轮机壳体出口46与涡轮机壳体内部40流体连通，用于从涡轮机壳体内部40排放排气。再次参见图2，涡轮机壳体24还包括将第一蜗壳42 与第二蜗壳44分开的壁48。涡轮机壳体24可以由任何合适的金属或塑料构成。通常，涡轮机壳体24由金属构成。
如图3A和3B所示，涡轮机壳体24还包括阀座52。通常，阀座52 具有圆形结构，如图3A和3B所示。然而，应当理解，阀座52可以具有适于接收阀组件54的任何构造，这将在下面更详细地描述。壁48和阀座 52共同限定阀腔56。阀座52可以包括在涡轮机壳体24的外表面50上，如图3A所示。可替代地，阀座52可以包括在涡轮机壳体24的内表面38 上，如图3B所示。
再次参见图2，内燃发动机22包括多个汽缸58。在所示实施例中，内燃发动机包括四个汽缸58。然而，应当理解，内燃发动机22可以包括任意数量的汽缸58。例如，内燃发动机22可包括两个汽缸58、四个汽缸 58、六个汽缸58、八个汽缸58或更多个汽缸58。内燃发动机22可具有V 型发动机构造、水平对卧/水平对置发动机构造、W型发动机构造、直列式发动机构造等。在所示实施例中，内燃发动机22具有直列式发动机构造。内燃发动机22包括第一组汽缸60和第二组汽缸62。第一和第二组汽缸 60、62各自包括在内燃发动机22中的一半汽缸58。例如，当内燃发动机 22包括如图2所示的四个汽缸58时，第一组汽缸60包括两个汽缸58，第二组汽缸62包括另外两个汽缸58。第一和第二组汽缸60、62以对应于第一和第二组汽缸60、62中的每一个的排气冲程的一系列脉冲产生排气。第一组汽缸60的排气冲程的正时不同于第二组汽缸62的排气冲程的正时，使得第一和第二组汽缸60、62交替排气脉冲。
继续参照图2，通常第一组汽缸60与第一蜗壳42流体连通，第二组汽缸62与第二蜗壳44流体连通。以这种方式，来自第一和第二组汽缸60、 62的排气脉冲分别流过第一蜗壳和第二蜗壳42、44到达涡轮机壳体内部 40，其中排气脉冲使涡轮机叶轮26旋转。
参照图4-7，双蜗壳涡轮增压器20还包括用于控制从第一蜗壳42和第二蜗壳44到涡轮机壳体内部40的排气流的阀组件54。
如图4所示，阀组件54包括第一阀构件64。第一阀构件64可与涡轮机壳体24的壁48接合。参照图6，第一阀构件64绕轴线A设置在第一端 66和第二端68之间，第一端66适配成靠近涡轮机壳体24的壁48，第二端68与第一端66间隔开并适配成远离涡轮机壳体24的壁48的。第一阀构件64在第一和第二端66、68之间限定阀内部70。第一阀构件64可以由任何合适的金属构成。参照图8-10，第一阀构件64可在第一位置、第二位置和第三位置之间移动。
如图8所示，当第一阀构件64处于第一位置时，第一阀构件64设置在阀腔56中并且邻近涡轮机壳体24的壁48，用于限制排气在第一蜗壳 42与第二蜗壳44之间流动。尽管不是必需的，但在一些实施例中，第一阀构件与壁48接合，如图8所示。具体地，第一阀构件64的第一端66 与涡轮机壳体24的壁48接合。然而，应当理解，第一阀构件64可以在第一位置不与壁48接合，而是第一阀构件64可以紧邻壁48。因此，当第一阀构件64处于第一位置时，来自第一组汽缸60的排气脉冲通过第一蜗壳42流动到涡轮机壳体内部40并且由于第一阀构件64邻近涡轮机壳体 24的壁48而被限制流动到第二蜗壳44。类似地，来自第二组汽缸62的排气脉冲流经第二蜗壳44到达涡轮机壳体内部40并且由于第一阀构件64 邻近涡轮机壳体24的壁48而被限制流向第一蜗壳42。
如图9所示，当第一阀构件64处于第二位置时，第一阀构件64设置在阀腔56中并且与涡轮机壳体24的壁48间隔开，以便允许排气在第一蜗壳42与第二蜗壳44之间流动。具体地，因为第一阀构件64与壁48间隔开，所以排气可以通过第一阀构件64与壁48之间的间隙71在第一蜗壳42与第二蜗壳44之间流动。因此，当第一阀构件64处于第二位置时，如图9所示，来自第一组汽缸60的排气脉冲流经第一蜗壳42到达涡轮机壳体内部40并且还流经第一蜗壳42到达第二蜗壳44并且然后到达涡轮机壳体内部40。类似地，来自第二组汽缸62的排气脉冲流经第一蜗壳42 到达涡轮机壳体内部40并且还流经第一蜗壳42到达第二蜗壳44并且然后到达涡轮机壳体内部40。
如图10所示，当第一阀构件处于第三位置时，第一阀构件64设置在阀腔56的外部，以便允许来自第一蜗壳42和第二蜗壳44的排气绕过涡轮机壳体内部40。具体地，排气可以从第一蜗壳42和第二蜗壳44两者通过阀腔56流动到涡轮机壳体24外部的环境，绕过涡轮机壳体内部40，因为第一阀构件64没有设置在阀腔56中。因此，当第一阀构件64处于第三位置时，来自第一组汽缸60和第二组汽缸62的排气脉冲分别流经第一蜗壳42和第二蜗壳44，并且流经阀腔56到达涡轮机壳体24外部的环境，由此绕过涡轮机壳体内部40。
再次参照图4和6，阀组件54还包括阀轴72。如图6所示，阀轴72 部分地设置在阀内部70中。阀轴72联接到第一阀构件64的第一端66并从第一阀构件64的第一端66延伸。阀轴72从第一阀构件64的第一端66 沿第一阀构件64的第二端68的方向延伸至阀轴72的未设置在阀内部70 中的自由端74。在所示实施例中，阀轴72与第一阀构件64的第一端66 成一体。然而，应当理解，阀轴72可以不与第一阀构件64的第一端66 成一体。相反，阀轴72可以以任何合适的方式(例如经由紧固件、焊接件、铆接等)联接到第一阀构件64的第一端66。通常，阀轴72从第一阀构件64的第一端66沿轴线A延伸，并且可沿轴线A移动，用于在第一、第二和第三位置之间移动第一阀构件64。尽管不是必需的，但通常阀轴 72具有圆柱形构造。然而，应当理解，阀轴72可以具有适于在第一、第二和第三位置之间移动第一阀构件64的任何构造，例如，矩形棱柱构造。阀轴72可以由任何合适的金属或塑料构成。
再次参照图4，阀组件54还包括第二阀构件76。第二阀构件76可与阀座52接合。参照图6，第二阀构件76具有联接到阀轴72并围绕阀轴 72设置的基部78。尽管不是必需的，但通常基部78具有圆形构造，特别是当阀座52也具有圆形构造时。然而，应当理解，基部78可以具有适于接合阀座52的任何构造。第二阀构件76还具有从基部78延伸并围绕阀轴72的突出部80。突出部80从基部78延伸到第一阀构件64的阀内部 70中。在所示实施例中，突出部80具有圆柱形结构。然而，应当理解，突出部80可以具有任何合适的构造。尽管不是必需的，但通常突出部80 与基部78是一体的。然而，应当理解，突出部80可以不与基部78形成一体，而是突出部80可以以任何合适的方式联接至基部78。在所示实施例中，基部78和突出部80共同限定阀轴72延伸穿过的通道82。第二阀构件76可由任何合适的金属或塑料构成。如图8-10所示，第二阀构件76 可在关闭位置和打开位置之间移动。
参见图8和9，当第二阀构件76处于关闭位置时，基部78与涡轮机壳体24的外表面50的阀座52接合，用于限制来自第一蜗壳42和第二蜗壳44的排气绕过涡轮机壳体内部40。当第二阀构件76处于关闭位置时，排气流经第一和/或第二蜗壳42、44到达涡轮机壳体内部40，并且由于第二阀构件76的基部78与阀座52接合而被限制绕过涡轮机壳体内部40。
如图8和9所示，当第二阀构件76处于关闭位置时，阀轴72可相对于第二阀构件76沿轴线A移动，以便在第一和第二位置之间移动第一阀构件64。此外，当第一阀构件64处于第二位置并且第二阀构件76处于关闭位置时，第一阀构件64的第二端68可以抵接第二阀构件76的基部78，如图9所示。
再次参见图8，当第二阀构件76处于关闭位置并且第一阀构件64处于第一位置时，来自第一组汽缸60和第二组汽缸62的排气脉冲分别流过第一蜗壳42和第二蜗壳44到达涡轮机壳体内部40，并且被限制在第一蜗壳42与第二蜗壳44之间流动，并且绕过涡轮机壳体内部40。因为第一阀构件64邻近壁48，所以限制排气在第一蜗壳和第二蜗壳42、44之间流动，并且因为第二阀构件76的基部78与阀座52接合，所以限制排气绕过涡轮机壳体内部40。
参见图9，当第二阀构件76处于关闭位置并且第一阀构件64处于第二位置时，因为第一阀构件64与壁48间隔开，所以排气可以在第一蜗壳 42与第二蜗壳44之间流动。然而，因为第二阀构件76的基部78与阀座 52接合，所以限制废气绕过涡轮机壳体内部40。
参见图10，当第二阀构件76处于打开位置时，基部78与涡轮机壳体 24的外表面50的阀座52脱离接合，以便允许来自第一蜗壳42和第二蜗壳44的排气绕过涡轮机壳体内部40。因为第二阀构件76的基部78与阀座52脱离接合，所以来自第一和第二组汽缸60、62的排气脉冲分别流经第一蜗壳和第二蜗壳42、44，并且流经阀腔56到达涡轮机壳体24外部的环境，由此绕过涡轮机壳体内部40。
典型地，当第二阀构件76处于关闭位置时，第一阀构件64处于第三位置，如图10所示。然而，应当理解，当第二阀构件76处于打开位置时，第一阀构件64可以处于第一和/或第二位置。在这样的实施例中，来自第一和第二组汽缸60、62的排气脉冲的一部分绕过涡轮机壳体内部40，而排气脉冲的其它部分流过第一和/或第二蜗壳42、44到达涡轮机壳体内部40。
再次参见图6，阀组件54可以进一步包括偏置构件84。当存在时，偏置构件84设置在阀内部70中并围绕阀轴72。偏置构件84配置成当第二阀构件76处于关闭位置时将第一阀构件64偏置到第一和第二位置之一。参照图9，在所示实施例中，当第二阀构件76处于关闭位置时，偏置构件84将第一阀构件64偏置到第二位置。这样，必须向阀轴72施加足够强的力以克服偏置构件84的相应力，以便移动阀轴72，使得第一阀构件64从第二位置移动到第一位置。类似地，当偏置构件84在第二阀构件 76处于关闭位置时将第一阀构件64偏置到第一位置时，必须向阀轴72施加足够强的力以克服偏置构件84的相应力，以便移动阀轴72，使得第一阀构件64从第一位置移动到第二位置。在双蜗壳涡轮增压器20的运行过程中，偏置构件84可以减少与阀组件54相关联的噪声、振动以及刺耳 (NVH)特性。
偏置构件84暴露于排气增加了偏置构件84的磨损，由此降低了双蜗壳涡轮增压器20的效率。具体地，偏置构件84暴露于排气导致偏置构件 84的受力能力、材料劣化、氧化和/或腐蚀的松弛和降低(即，偏置构件的磨损)。此外，偏置构件84暴露于排气可最终导致偏置构件84由于磨损而失效。因为偏置构件84设置在阀内部70中，所以偏置构件84在双蜗壳涡轮增压器20的运行过程中被屏蔽/保护，免受排气的影响。换言之，与阀组件54的其他部件(例如第一和第二阀构件64、76)相比，在双蜗壳涡轮增压器20的运行过程中偏置构件84暴露于排气减少了。照此，偏置构件84的磨损也被减小，由此增加了双蜗壳涡轮增压器20的效率并且增加了双蜗壳涡轮增压器20的寿命。
典型地，偏置构件84选自盘形弹簧、曲线弹簧、波形弹簧和螺旋弹簧。在一些实施例中，如图6-10所示，偏置构件84是螺旋弹簧84。然而，应当理解，偏置构件84可以是适于在第二阀构件76处于关闭位置时将第一阀构件64偏置到第一和第二位置之一中的任何偏置构件84。
再次参见图6，在一些实施例中，偏置构件84围绕第二阀构件76的突出部80设置。在这样的实施例中，偏置构件84围绕阀轴72和突出部 80设置。然而，应当理解，偏置构件84可以围绕阀轴72而不是围绕突出部80设置，如图7所示。
继续参见图6，第二阀构件76可以进一步包括相对于轴线A从突出部 80径向延伸的唇缘86。典型地，唇缘86设置在阀内部70中并且与第二阀构件76的基部78间隔开，如所示实施例中所示。唇缘86的构造没有特别限制。例如，唇缘86可以具有圆形构造、矩形构造等。在所示实施例中，唇缘86与突出部80一体形成。然而，应当理解，唇缘86可以不与突出部80成一体，而是可以以任何合适的方式联接到突出部80。
当第二阀构件76包括突出部80时，偏置构件84通常设置在第二阀构件76的唇缘86和第一阀构件64的第二端68之间并与其接触，如图6 所示。在这样的实施例中，第二偏置构件84围绕阀轴72和突出部80二者设置。此外，在这样的实施例中，当第二阀构件76处于关闭位置时，偏置构件84通常将第一阀构件64偏置到第二位置。
在其它实施例中，偏置构件84设置在第二阀构件76的唇缘86和第一阀构件64的第一端66之间并与其接触，如图7所示。在这样的实施例中，偏置构件84围绕阀轴72设置，但不围绕第二阀构件76的突出部80 设置。此外，在这样的实施例中，当第二阀构件76处于关闭位置时，偏置构件84通常将第一阀构件64偏置到第一位置。此外，在这样的实施例中，当第一阀构件64处于第一位置时，第一阀构件64的第二端68可以抵接第二阀构件76的唇缘86。
再次参见图6，在一些实施例中，第一阀构件64具有面向阀内部70 的内轮廓88和背离阀内部70的外轮廓90。在一些实施例中，外轮廓90 配置成减小阀组件54的磨损。具体地，外轮廓90可以通过减小阀组件54 与涡轮机壳体24之间的接触应力来减小磨损。
在双蜗壳涡轮增压器20的操作过程中，排气流过第一蜗壳42和第二蜗壳44并且在第一阀构件64上施加力。随着时间的过去，由排气施加在第一阀构件64上的力导致第一阀构件64、阀轴72和第二阀构件76的磨损。具体地，由排气施加在第一阀构件64上的力使得第一阀构件64、阀轴72和第二阀构件76彼此抵靠地振动并且还使得第一阀构件64和第二阀构件76抵靠涡轮机壳体24振动。这些重复的振动导致第一和第二阀构件64、76以及阀轴72的磨损，由此降低双蜗壳涡轮增压器20的效率并且最终导致阀组件54的失效。第一和第二阀构件64、76以及阀轴72的磨损还降低了双蜗壳涡轮增压器20的效率，因为磨损导致对绕过涡轮机壳体内部40的排气量的控制损失并且还导致对涡轮增压器增压水平的控制损失。当外轮廓90配置成减小阀组件54的磨损时，外轮廓90减小由排气施加在第一阀构件64上的力，由此减小第一和第二阀构件64、76以及阀轴72的磨损，因为第一和第二阀构件64、76以及阀轴72彼此抵靠和/或涡轮机壳体24的振动减小。这种减少的磨损导致双蜗壳涡轮增压器 20的增加的效率，以及双蜗壳涡轮增压器20的增加的寿命。
如图4-6、11和12所示，在一些实施例中，外轮廓90是杯形的，用于减小阀组件54的磨损。然而，应当理解，外轮廓90可以具有用于减小阀组件54的磨损的任何合适的构造。尽管不是必需的，但是当第一阀构件64处于第一和第二位置时，外轮廓90可以邻接涡轮机壳体24，如图8 和9所示。
参照图11和12，当外轮廓90为杯形时，外轮廓可包括凸起92。凸起 92远离阀轴72轴向延伸，并且配置成当第一阀构件64处于第一位置时可接合涡轮机壳体24的壁48。当存在时，凸起92位于第一阀构件64的第一端66处。典型地，凸起92具有与涡轮机壳体24的壁48互补的构造，用于接合壁48，使得当第一阀构件64处于第一位置时，凸起92防止排气在第一蜗壳42和第二蜗壳44之间流动。以此方式，外轮廓90可以配置成减少阀组件54的磨损，同时还确保当第一阀构件64处于第一位置时排气不在第一蜗壳42与第二蜗壳44之间流动。
在一些实施例中，第一阀构件64的外轮廓90关于轴线A旋转对称，如图5所示。当外轮廓90关于轴线A旋转对称时，通常外轮廓90为杯形。然而，应当理解，外轮廓90可以是杯形的，并且不关于轴线A旋转对称，如图11和12所示。此外，应当理解，外轮廓90可以关于轴线A旋转对称而不是杯形。
再次参见图12，外轮廓90可以进一步包括侧壁94。当存在时，侧壁 94从第一阀构件64的第二端68并且在第二端66的方向上沿轴线A延伸。通常，侧壁与轴线A平行或基本平行。参照图11和12，在所示实施例中，外轮廓90包括两个侧壁94。然而，应当理解，外轮廓90可以包括任何合适数量的侧壁。例如，外轮廓90可包括三、四个或甚至更多个侧壁94。侧壁94改变围绕第一阀构件64的排气流，特别是当第一阀构件64处于第一和第二位置时，并且除了当第一阀构件64处于第三位置时允许更大量的排气绕过涡轮机壳体内部40之外，还可以进一步减少阀组件54上的磨损。当存在时，侧壁94相对于轴线A彼此周向间隔开。典型地，侧壁 94相对于轴线A等距离且周向地彼此隔开，如图12所示。可替代地，侧壁94可以不彼此等距地并且周向地间隔开。替代地，侧壁94可以相对于轴线A以约140°至180°的角度彼此周向间隔开。参照图11，在所示实施例中，侧壁94相对于轴线A以180°的角度彼此周向间隔开。
继续参考图11，当存在侧壁94时，外轮廓90通常包括第一表面部分 95。每个第一表面部分95围绕轴线A从侧壁94之一延伸到相邻的侧壁94，如图12所示。典型地，第一表面部分95具有弓形构造。尽管不是必需的，但是通常包括在外轮廓90中的第一表面部分95的数量等于侧壁94的数量。当存在凸起92和两个第一表面部分95时，凸起92可以在两个表面部分95之间延伸，如图11所示。第一表面部分95相对于轴线A沿圆周彼此间隔开。典型地，第一表面部分95相对于轴线A等距地并且周向地彼此隔开。
外轮廓90还可包括第二表面部分96，如图11和12所示。当存在时，第二表面部分96通过改变第一阀构件64周围的排气流(特别是当第一阀构件64处于第一、第二和第三位置时)进一步减小阀组件54的磨损。第二表面部分96可以具有弓形结构。参照图11和12，当凸起92和侧壁94 包括在第一阀构件64的外轮廓90中时，每个第二表面部分96在侧壁94 之一与凸起92之间延伸。这样，外轮廓90被进一步优化以减少阀组件54 的磨损。
再次参见图6，第一阀构件64的第二端68可以包括围绕轴线A延伸的盖98。当第二端68包括盖98时，盖98围绕阀轴72设置。此外，当存在盖98时，盖98和内轮廓88共同限定阀内部70。在双蜗壳涡轮增压器 20的操作过程中，盖98进一步减少了偏置构件84对排气的暴露。盖98 可以与阀构件64形成一体，如图6所示。然而，应当理解，盖98可以不与第一阀构件64成一体，而是可以以任何合适的方式联接到第一阀构件 64。
继续参照图6，在所示实施例中，偏置构件84设置在第二阀构件76 的唇缘86和第一阀构件64的盖98之间并与其接触。然而，应当理解，当盖98存在时，偏置构件84不必与盖98接触，如图7所示。
阀组件54通常包括致动器，用于沿着轴线A移动阀轴72，以便在第一、第二和第三位置之间移动第一阀构件，并在关闭和打开位置之间移动第二阀构件76。致动器可操作地联接到阀轴72。致动器可以是电致动器或气动致动器。致动器配置成将第一阀构件64移动到第一位置、第二位置、第三位置，以及第一、第二和第三位置之间的任何其它位置。此外，致动器配置成将第二阀构件76移动到关闭位置、打开位置以及关闭位置和打开位置之间的任何位置。
阀组件54可以以任何合适的方式可操作地联接到双蜗壳涡轮增压器 20上，使得阀组件54能够控制从第一蜗壳42和第二蜗壳44到涡轮机壳体内部40的排气流。例如，阀组件54可操作地联接到涡轮机壳体24、压缩机壳体32和/或轴承壳体34。
在内燃发动机22和双蜗壳涡轮增压器20的运行过程中，基于内燃发动机22和双蜗壳涡轮增压器20的运行条件，第一阀构件64在第一、第二和第三位置之间移动并且第二阀构件76在打开和关闭位置之间移动。当第一阀构件64处于第一位置并且第二阀构件76处于关闭位置(图8) 时，作为来自第一和第二组汽缸60、62并且分别穿过第一蜗壳和第二蜗壳42、44的排气流的脉冲，排气脉冲在内燃发动机22上施加背压。当内燃发动机22上的背压达到或超过与有害地冲击内燃发动机22相关联的特定阈值时，第一阀构件64移动到第二位置，同时第二阀构件76保持在关闭位置(图9)。这将内燃发动机22上的背压降低到无害水平，同时还保持双蜗壳涡轮增压器20的效率，因为来自第一和第二组汽缸60、62中的二者的排气脉冲流动通过第一蜗壳和第二蜗壳42、44两者到达涡轮机壳体内部40，其中排气脉冲使涡轮机叶轮26旋转。应当理解，第一阀构件 64可以移动到第二位置，或者移动到第一和第二位置之间的位置，以便减小内燃发动机22上的背压，同时还保持双蜗壳涡轮增压器20的效率。
在内燃发动机22和双蜗壳涡轮增压器20的运行过程中，来自第一和第二组汽缸60、62各自的排气脉冲，可以在内燃发动机22上施加足够大的背压，使得当第二阀构件76处于关闭位置时，通过在第一和第二位置之间移动第一阀构件64，背压不能减小到无害水平。在这种情况下，第二阀构件76从关闭位置移动到打开位置(图10)。如上所述，当第二阀构件76处于打开位置时，通常第一阀构件64处于第三位置。将第二阀构件76 移动到打开位置允许来自第一和第二组汽缸60、62的排气绕过涡轮机壳体内部40，进入涡轮机壳体24外部的环境，由此确保内燃发动机22上的背压减小到无害水平。应当理解，第二阀构件76可以移动到打开位置，或者移动到关闭位置和打开位置之间的位置，以便确保内燃发动机22上的背压减小到无害水平。
控制双蜗壳涡轮增压器20的阀组件54的一种方法在名称为“控制双蜗壳涡轮增压器的阀的方法”的美国临时专利申请No.62/806,396(发明人为Michael Cola，SaschaWeiske和Mehul Sonigra，代理人案号No. DKT18327/065757.00681)中描述，其于2019年2月15日提交并通过引用整体并入本文。
已经以示例性的方式描述了本发明，并且应当理解，所使用的术语是描述性的而不是限制性的。根据以上教导，本发明的许多修改和变化是可能的，并且本发明可以以不同于具体描述的方式实施。

Claims (11)

1.一种阀组件，用于控制进入双蜗壳涡轮增压器的涡轮机壳体内部的排气流，其特征在于，所述阀组件包括：
第一阀构件，其在第一端和与所述第一端间隔开的第二端之间围绕轴线设置并且沿着所述轴线延伸，其中所述第一阀构件在所述第一端与所述第二端之间限定阀内部，并且其中所述第一阀构件在第一位置、第二位置，以及第三位置之间是可移动的，用于控制进入所述双蜗壳涡轮增压器的涡轮机壳体内部的排气流；
阀轴，其部分地设置在所述阀内部中并且联接到所述第一阀构件的第一端并且从所述第一阀构件的第一端延伸，所述阀轴从所述第一阀构件的第一端沿着所述轴线延伸，用于在所述第一、第二和第三位置之间移动所述第一阀构件；
第二阀构件，其具有联接到所述阀轴上并且围绕所述阀轴设置的基部以及从所述基部并且围绕所述阀轴延伸到所述阀内部中的突出部，其中所述第二阀构件在关闭位置与打开位置之间是可移动的，用于控制进入所述双蜗壳涡轮增压器的涡轮机壳体内部的排气流；以及
偏置构件，其设置在所述阀内部中并且围绕所述阀轴，其中所述偏置构件配置成当所述第二阀构件处于所述关闭位置时将所述第一阀构件偏置到所述第一位置和第二位置之一中，
其中当所述第二阀构件处于所述关闭位置时所述第一阀构件能够在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
2.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述偏置构件选自盘形弹簧、曲线弹簧、波形弹簧，以及螺旋弹簧。
3.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述偏置构件围绕所述第二阀构件的所述突出部设置。
4.如权利要求3所述的阀组件，其特征在于，所述第二阀构件进一步包括相对于所述轴线从所述突出部径向延伸的唇缘。
5.如权利要求4所述的阀组件，其特征在于，所述偏置构件设置在所述第二阀构件的所述唇缘和所述第一阀构件的所述第二端之间并且与其接触。
6.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述第一阀构件具有杯形的外轮廓。
7.如权利要求1所述的阀组件，其特征在于，所述偏置构件配置成当所述第二阀构件处于所述关闭位置时将所述第一阀构件偏置到所述第二位置中。
8.一种双蜗壳涡轮增压器，包括如权利要求1-7中任一项所述的阀组件，其特征在于，所述双蜗壳涡轮增压器包括：
涡轮机壳体，所述涡轮机壳体包括：
内表面，所述内表面限定：
涡轮机壳体内部，其适配成用于接收涡轮机叶轮，
第一蜗壳，其适配成用于与内燃发动机和所述涡轮机壳体内部流体连通，以便将排气从所述内燃发动机递送到所述涡轮机壳体内部，
第二蜗壳，其适配成用于与所述内燃发动机和所述涡轮机壳体内部流体连通，以便将排气从所述内燃发动机递送到所述涡轮机壳体内部，以及
涡轮机壳体出口，其与所述涡轮机壳体内部处于流体连通，以便从所述涡轮机壳体内部排放排气，
壁，其将所述第一蜗壳与所述第二蜗壳分开，以及
阀座，其中所述壁和所述阀座共同限定阀腔；
其中所述阀组件配置成控制从所述第一蜗壳和所述第二蜗壳到所述涡轮机壳体内部的排气流；
其中所述第一阀构件可与所述涡轮机壳体的壁接合；
其中所述第一阀构件的第一端适配成靠近所述涡轮机壳体的壁并且所述第二端适配成远离所述涡轮机壳体的壁；
其中，当处于所述第一位置时，所述第一阀构件设置在所述阀腔中并且邻近所述涡轮机壳体的壁，用于限制排气在所述第一蜗壳与所述第二蜗壳之间流动；
其中，当处于所述第二位置时，所述第一阀构件设置在所述阀腔中并且与所述涡轮机壳体的壁间隔开，以便允许排气在所述第一蜗壳与第二蜗壳之间流动；
其中，当处于所述第三位置时，所述第一阀构件设置在所述阀腔的外部，以便允许来自所述第一蜗壳和所述第二蜗壳的排气绕过所述涡轮机壳体内部；以及
其中，所述第二阀构件可与所述阀座接合，并且所述基部与所述涡轮机壳体的阀座接合，用于在所述第二阀构件处于所述关闭位置时限制来自所述第一蜗壳和所述第二蜗壳的排气绕过所述涡轮机壳体内部，并且所述基部与所述涡轮机壳体的阀座脱离接合，以便当所述第二阀构件处于所述打开位置时允许来自所述第一蜗壳和所述第二蜗壳的排气绕过所述涡轮机壳体内部。
9.如权利要求8所述的双蜗壳涡轮增压器，其特征在于，所述第一阀构件的所述外轮廓配置成用于减少所述阀组件的磨损。
10.如权利要求9所述的双蜗壳涡轮增压器，其特征在于，所述第一阀构件的所述外轮廓包括凸起，所述突起配置成当所述第一阀构件处于所述第一位置中时可与所述涡轮机壳体的壁接合。
11.如权利要求9所述的双蜗壳涡轮增压器，其特征在于，所述第一阀构件的所述外轮廓是围绕所述轴线旋转对称的。
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