[发明专利]用于涡轮增压器的旋转阀单元

说明书

技术领域

本公开涉及排气驱动的涡轮增压器，并且更具体地涉及阀装置，其用于调节排气流，例如以允许排气在某些发动机操作条件下绕过涡轮。

背景技术

在常规涡轮增压器中，涡轮壳体限定了旁通管道，旁通管道大致位于穿过壳体的主孔的一侧，并且旁通管道经由旁通阀连接到壳体的涡卷或排气入口。旁通阀通常是包括圆形阀构件的回转或提升类型的阀，该圆形阀构件被推靠旁通通道开口周围的平坦阀座。所述阀通常布置成使得排气压力沿着趋向于打开阀的方向作用在阀构件上。与这种布置结构相关联的一个缺点在于：由于气体压力趋向于打开阀，所以在关闭位置难以将阀完全密封。经过关闭的旁通阀的泄漏导致涡轮的性能下降，从而导致涡轮增压器及其相关联的发动机的性能下降。该泄漏问题的典型解决方案是抵靠阀座来预加载旁通阀构件，但是这常常不能完全消除泄漏并且无论如何这导致额外的问题，例如打开阀所需的致动力增大。

此外，回转阀或提升阀常常在可控制性方面较差，尤其是在缝隙打开点（crack-open point）处，并且旁通流率常常与阀位置是高度非线性的，这使得非常难以适当地调节旁通流率。这导致诸如涡轮增压器和发动机系统的较差瞬态响应之类的问题。

申请人的共同待审美国专利申请12/611,816和12/711,434描述了本申请的受让人的先前的进展，涉及涡轮增压器涡轮部件中的改进的旁通阀布置结构。本申请代表了这一概念的进一步进展。

发明内容

本公开描述了旋转阀单元的各种实施例，该旋转阀单元致力于解决诸如上面提到的那些问题。在一个实施例中，一种旋转阀单元包括阀壳体、固定阀座和旋转阀构件，阀壳体在其内限定空间，固定阀座安装在该空间中，旋转阀构件安装在该空间中并且相对于轴线与阀座共轴地布置。阀座和阀构件二者均限定延伸穿过这些部件的孔口。阀构件布置成抵靠阀座并且能够绕该轴线旋转以便选择性地改变阀座和阀构件中的各自孔口之间的对准度，从限定旁通阀的关闭条件的不对准到限定旁通阀的打开条件的至少部分对准。无论阀关闭或者打开，排气压力将阀构件推靠阀座。

该旋转阀单元的一个优点在于排气压力沿着趋向于改善而非妨碍密封的方向作用在阀上，这与前述回转或提升类型的阀布置结构形成对比。

进一步的优点在于相比回转或提升阀所通常可能实现的可控性，所述阀能实现更好的可控性，特别是在缝隙打开点。

在一个具体实施例中，阀构件限定从中穿过的多个阀构件孔口，阀座限定从中穿过的多个阀座孔口，并且每个阀构件孔口具有对应的阀座孔口。

在一个实施例中，阀构件是大致平坦盘并且阀构件孔口绕阀构件的圆周周向地间隔开。类似地，阀座是大致平坦盘，具有与阀构件孔口对应的周向地间隔开的阀座孔口，并且在相邻的阀座孔口之间有足够的周向距离以在阀的关闭条件下在它们之间容纳阀构件孔口。换句话说，在关闭条件下，阀构件孔口和对应的阀座孔口之间没有重叠。

阀可以包括促进阀构件和阀座之间密封的特征。在一个实施例中，阀构件或者阀座包括围绕其内的各自孔口的凸起垫，并且所述垫与阀构件和阀座中的另一个的基本平坦表面接触，从而提供阀构件和阀座之间的密封。

孔口可以具有各种形状，包括圆形或非圆形。在一个实施例中，孔口在径向方向上比在周向方向上更长。孔口可以均匀地或非均匀地周向地间隔。

所述阀单元还包括驱动系统，用于实现阀构件所需的旋转运动。在一个实施例中，驱动系统包括旋转驱动构件和驱动臂，旋转驱动构件沿大致横向于阀构件所围绕旋转的轴线的方向延伸，驱动臂附接到旋转驱动构件的远端。驱动臂的远端接合阀构件使得旋转驱动构件的旋转导致驱动臂使阀构件绕所述轴线旋转。驱动系统可以进一步包括附接到旋转驱动构件的近端的连杆（link）和具有致动器杆的线性致动器，致动器可操作以使致动器杆伸出和缩回。致动器杆的远端连接到连杆使得致动器杆的伸出导致连杆使旋转驱动构件在一个方向上旋转并且致动器杆的缩回导致连杆使旋转驱动构件在相反方向上旋转。