[发明专利]用于发动机系统的压力平衡回转阀

说明书

技术领域

本发明涉及配置为调节内燃发动机系统的排气通道中的流量的装置，具体涉及用于内燃发动机系统的流量装置的压力平衡回转阀。 

背景技术

在内燃发动机中用阀阻止流体沿通道向下游流动以控制涡轮增压器。回转阀可用在发动机排气道中，因为其具备可有效地密封排气通道从而几乎不允许流体流到阀下游的能力。因为其相对于流动方向的配置，回转阀需要非常多的能量来工作。 

美国专利5,634,333号中描述了涡轮增压器控制的一个示例。在该示例中认识到应尽可能高效地正确密封排气通道的需要。其使用了改良的回转阀密封排气通道。该改良包括通过一系列轴和枢轴连接到阀板的弹簧机构和隔膜。隔膜连接到进气歧管以允许歧管压力在隔膜上施加力从而移动弹簧并允许排气门开启。因为使用进气压力而不是电力来驱动阀门执行器，这允许发动机更高效地工作。 

控制排气道中的流量的另一种方法可以使用蝶阀。蝶阀需要小得多的驱动力就可开启阀。不幸的是，蝶阀不能有效地密封通道，因为它不能使转动的阀板落座以阻止流体在通道中的流动。 

发明人在此认识到上述方法中的每个的若干问题。首先，改良的回转阀可能在多种不同的发动机工况下不开启。例如，如果歧管压力过低，则改良的回转阀不能开启。在改良的回转阀中使用进气压力来驱动执行器会降低发动机有效地向发动机中的汽缸提供的压力从而降低发动机转速。用于在改良的回转阀中驱动执行器的管道系统会由于增加额外的部件而增加发动机的尺寸和成本。最后，蝶阀不需要非常大的驱动力即可开启，但不能有效地密封通道，从而使大量流体在阀处于关闭位置时通过阀流向下游。 

发明内容

在一个实施例中，通过在排气通道中使用压力平衡回转阀可以解决上述问题，压力平衡回转阀用于减少操作回转阀需要的功率量，使涡轮增压器系统更加高效地工作，同时当阀处于关闭位置时在通道中保持有效的密封。通过简单的传动装置将流体施加在阀上的力变换为对抗的力(opposing forces)，可以实现此效果。以此方式，可以获得流动面积的高效使用，且该方法可以进一步应用于包括圆形管道的各种管道形状。此外，在一个示例中，可以通过内部齿轮机构来变换力，从而提供小型化的设 计。 

附图说明

图1示出具有压力平衡回转阀的串联式涡轮增压器系统的示意图。 

图2a示出处于关闭位置的示例压力平衡回转阀的示意图。 

图2b示出处于开启位置的示例压力平衡回转阀的示意图。 

图2c示出图2a和2b中的示例压力平衡回转阀的附加视图。 

图3示出描述用于控制图1所示发动机系统的操作的示例方法的流程图。 

具体实施方式

图1示出包括串联的一对涡轮增压器和内燃发动机36的发动机系统50的示意图。该对串联的涡轮增压器可以包括较大容量涡轮增压器20和较小容量涡轮增压器28。较大容量涡轮增压器可以包括经轴24连接到较大容量涡轮26的较大容量压缩机22。较小容量涡轮增压器可以包括经轴32连接到较小容量涡轮34的较小容量压缩机30。涡轮增压器20和28可以单独使用或组合使用以在较宽范围的工况下提供预定的增压水平。可以分别提供压缩机旁路通道13和17以允许进气绕过压缩机22和30。可以沿压缩机旁路通道13提供压缩机旁路阀14，沿压缩机旁路通道17提供压缩机旁路阀18以控制绕过每个压缩机的进气的量。 

作为压缩机旁路通道和相关的压缩机旁路阀的补充或替代，可以分别提供压缩机进气阀12和16以进一步调节向压缩机22和30提供的进气的量。压缩机旁路阀和/或压缩机进气阀可以是回转阀、节流阀，或压力平衡回转阀。参考图2a-图2c详细示出可作为阀12、14、16或18中的一个使用的示例压力平衡回转阀的示意图。 

进气节流阀10可以位于压缩机和压缩机旁路阀的上游以进一步调节发动机接收的进气的量。作为替代或补充，可以在压缩机30的出口下游提供进气节流阀。