[发明专利]顺序控制阀

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为60/703,480，提交日为2005年7月28日的美国临时专利申请和申请号为11/343,423、提交日为2006年1月31日的美国实用专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于控制发动机中输入空气气流和排气回流的混合的系统。更明确的说，本发明涉及一种用于控制各个流体的量的顺序控制系统。

背景技术

内燃机中NOx的排放一般通过地方、州以及联邦政府制订的限度控制。NOx成分的形成因此必须被保持在至少低于特定的临界值限制或者等级。一般理解为内燃机的废气中NOx的存在由燃烧温度和压力以及空气/燃料比(lambda)决定。燃烧温度的升高引起发动机废气中存在的NOx量增加。因此，希望控制燃烧温度以便限制废气中存在的NOx量。

一种限制或者控制燃烧温度的方法是将一部分废气再循环为发动机的进气。可以理解，因为废气相对氧含量较低，这导致燃烧混合物将在一个更低的温度下燃烧。更低的燃烧温度反过来减少了燃烧过程中产生的NOx的量。

人们也希望使得燃烧效率最大，这传统上通过在或者接近选定的点火正时来运行内燃机实现。然而，已经注意到当发动机在或者接近这样的条件下运行时产生不可接受的高NOx水平。为了抑制NOx的形成和排放，需要限制最高燃烧压力到一临界值。

一种已知的用于限制燃烧压力的方法包括通过燃烧室的引入通道再循环废气，因为再循环废气的增多将减小最高燃烧压力，并因此降低NOx的水平。相应的，不希望的氮氧化物的形成可以通过将一部分废气再循环到内燃机空气/燃料进气通道而被减少，这样能用惰性的水和二氧化碳稀释输入的空气/燃料混合物。这些气体的摩尔比热，特别是二氧化碳的，吸收大量热量以便降低最高循环温度和/或压力到有助于降低NOx形成的水平。

因为NOx的形成随着废气在循环(EGR)气流的增大而减少，因此其代表废气成分的临界百分比，这伴随着发动机性能的恶化，例如，随着EGR的增大，发动机运行的不平稳性增加。因此，一个限制EGR利用的因素是在车辆性能变得难以忍受之前可接受的EGR引起的运行恶化的量。

也已知提供有一种再循环控制系统，该系统利用一个具有设置在空气管道中的出口套管，其中所述套管的出口可以沿着空气管道调整位置以至少部分闭合废气入口并沿着空气管道的一部分可移动以改变废气入口的闭合程度以便调节进入空气管道的废气流量。进一步设想套管的输出端的截面区域可以有利的减小并可以或者不可以调整位置以完全闭合废气入口以便防止废气流进入空气管道。此外，有利的是，一个流线型主体可以设置在空气管道中。这样，通过套管的进入的空气流的节流在形成文氏管的减少的部分发生。

然而，EGR的利用存在其它挑战。例如，对柴油机来说，在一些特定的情况下，废气压力在进入涡轮增压器的涡轮之前有时可能大于进气管中的新鲜空气压力。这可能在特定的发动机运行模式期间发生，例如1)：高的发动机速度/高的废气质量流量。涡轮堵塞导致低的涡轮增压器效率和高的涡轮上游废气压力(高于增压压力)；以及2)当废气波动幅度较大但涡轮增压器的惯性引起涡轮增压器速度/或转速不上升(涡轮滞后)时的内燃机瞬变/加速过程中。

在这些运行状态过程中，EGR流将相当大(超过所希望的)，甚至在进气管中没有文氏吸引效应。因此，EGR流必须进行限制。附加的EGR节流是必要的。在瞬变过程中，也有完全关闭EGR供给的需要(即为了限制烟尘)。

因此所希望的是一个用于EGR的控制系统，该系统允许在不同的运行条件下增大对EGR系统的控制。

发明内容

本系统因此指向用于多种第一和第二气流的混合的控制，例如，在内燃机中输入空气流和EGR流。

根据上面列出的有关现有EGR控制系统的问题，有单独控制输入空气流和EGR流的需要，即，使用两个单独的“阀”。