[发明专利]涡轮气流调节阀系统

说明书

技术领域

总体来说，本发明涉及用于汽车的涡轮增压器，确切地说，涉及用于可调二级连续涡轮增压器的控制系统。

背景技术

涡轮增压器在现有技术中是公知的。基本地，涡轮增压器是由发动机的排气驱动的离心空气泵。涡轮增压器迫使额外的空气或空气-燃料混合气进入发动机，以帮助增加燃烧压力和发动机动力。这可以使相对较小的发动机在正常驱动状态下实现满意的燃料经济性，也可以在需要时使较大发动机增加动力特性。无论是用于商用车还是私家车，涡轮增压器都实现了汽油机和柴油机的一体化。

涡轮增压器技术的例子可以参见以下的美国专利：授予Roby的US6089019；授予Roby等的US6263672；授予O’Hara的US6415846；授予Deacon的US6543228；授予Pfluger的US6694736；授予Ward等的US6709160；授予Engels等的US6715288；授予Huter等的US6802184；以及以下的美国专利申请：Allmang等的2003/0206798；Jaisle的2004/0037716；Decker等的2004/0062645；Jaisle的2004/0088976；Klingel的2004/0134193；Roby的2004/0194447和Roby的2004/0197212。这些说明书的全文在这里引入作为参考。

涡轮增压器技术最近的发展在于可调二级或按顺序涡轮增压器，其中采用两个相对较小的涡轮增压器单元，而不是采用单一一个相对较大的常规涡轮增压器。这些可调二级涡轮增压器系统典型的是采用一个相对较小、高压的涡轮增压器单元和一个相对较大、低压的涡轮增压器单元串联。

遗憾的是，常规的可调二级涡轮增压器依然没有表现出令人满意的特性，特别是在小的高压涡轮增压器单元的涡轮速度快速减小而大的低压涡轮增压器单元的涡轮速度快速增大的重叠转换期时，更是如此。这个现象将在低压涡轮增压器单元达到其特定的必要涡轮速度之前引起转矩的瞬间损失。这个转换期的转矩“下降”是相当明显的，也是驾驶人员，尤其是那些驾驶昂贵的、高性能豪华车型的驾驶人员讨厌的。

因此，需要新的和改善的可调二级涡轮增压器系统，其在高压和低压涡轮增压器单元的运行的转换过程是相对平滑和不明显的。

发明内容

根据本发明的一般教导，提供了新的和改善的涡轮增压器系统。

特别的，本发明提供一种用于串连/按顺序连接的涡轮增压器系统中的涡轮级之间的气流调节阀，并带有涡轮级负荷调节，为保持理想的发动机转矩特性和瞬态响应，这种调节被认为是关键的。

更特别的，本发明采用两个阀元件。根据本发明的一个方面，这两个阀元件具有互不相同的面积和/或尺寸(例如，周长、直径、管口直径和/或这一类)。根据本发明的另一个方面，这两个阀元件(尺寸相同，或者具有不同的尺寸和/或面积)能够互相独立地可操作地开启(即致动)。

作为非限定性的例子，通过采用两个具有不同管口直径的阀，小管口直径的阀首先开启，与两个阀并列开启或两个具有相同管口直径的阀同时开启相比，减小了最初的阀上的气流。作为非限定性的例子，当第一管口的气流随开启角度的变化基本上线性增大时，第二阀开始开启，允许都以最大流量更好地进行气流调节。但是不能限制在本发明的特定工作原理上，可以相信，通过选择合适的管口直径，使整个流动面积与管口面积的差最大，可以达到最大流量和气流调制的最优化。

根据本发明的第一实施例，提供了一涡轮增压器系统，其包括：(1)一高压涡轮增压器单元；(2)一与高压涡轮增压器单元可操作地连接的低压涡轮增压器单元；和(3)一与高压涡轮增压器单元和低压涡轮增压器单元可操作地连接的阀系统，其中阀系统包括至少两个阀元件，用于可操作地选择计量流到高压或低压涡轮增压器单元的气流。

根据本发明的第二实施例，提供了一涡轮增压器系统，其包括：(1)一具有涡轮部分的高压涡轮增压器单元；(2)一具有涡轮部分的低压涡轮增压器单元，该低压涡轮增压器单元与高压涡轮增压器单元可操作地连接；和(3)一与高压和低压涡轮增压器单元的涡轮部分可操作地连接的阀系统，其中该阀系统包括至少两个阀元件，用于可操作地选择计量流到高压或低压涡轮增压器单元的涡轮部分的气流。