[发明专利]具有多比率流压致动器致动的旁通阀的涡轮增压器系统有效

专利信息
申请号: 201010135637.3 申请日: 2010-01-12
公开(公告)号: CN101798951A 公开(公告)日: 2010-08-11
发明(设计)人: A·让森;J·-L·佩林;J·-Y·博丹 申请(专利权)人: 霍尼韦尔国际公司
主分类号: F02B37/12 分类号: F02B37/12;F01D17/10
代理公司: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 温大鹏;曹若
地址: 美国新*** 国省代码: 美国;US
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摘要:
搜索关键词: 具有 比率 流压致动器致动 旁通 涡轮 增压 系统
【说明书】:

技术领域

发明涉及涡轮增压器系统,其具有涡轮机旁通阀,用于选择性地引导来 自内燃发动机的排气通过涡轮增压器的涡轮机或在一定的运行条件下从旁路通 过涡轮机。本发明特别地涉及一种真空或压力致动器,用于提供动力使涡轮机 旁通阀在它的开和关位置之间移动。

背景技术

内燃发动机的涡轮增压器系统有时必须使用多个串联或平行布置的涡轮增 压器以便在一定的运行条件下达到高压力比或高流量。然而,在需求量较少的 运行条件下,并不需要这样大的流量,因此在不需要大流量的时候,包括设置 某种类型的旁通阀来旁通涡轮增压器中的一个是很普遍的。通常,这种多涡轮 增压器系统会包括设置涡轮机旁通阀用于选择性地引导排气从旁路通过涡轮增 压器其中一个的涡轮机。涡轮机旁通阀可以包含,例如,回转阀或蝶阀。使用 真空致动器来移动涡轮机旁通阀是很普遍的。常用的真空致动器基本上包含布 置在气缸内的活塞或隔膜以限定出腔室,该腔室接受真空或接受环境压力以使 活塞在气缸内移动。布置在腔室内的压缩弹簧用于在第一方向上推动活塞,例 如,打开涡轮机旁通阀。通过增加腔室内的真空使得作用在活塞上的流体压力 克服弹簧力促使活塞沿相反的第二方向移动(例如,关闭涡轮机旁通阀)。减小 真空允许弹簧力克服流体压力并使活塞向打开位置移动。

本发明涉及在这样的涡轮增压器系统内的改进,而且特别地涉及在提供动 力使涡轮机旁通阀移动的致动器内的改进。

发明内容

申请人已经发现通常应用在涡轮增压器系统中的传统类型的真空致动器易 于产生消极影响涡轮机旁通阀移动控制程度的问题。特别地,申请人已经发现 传统真空致动器从完全关闭位置向打开位置移动时真空随之减小,初始的活塞 移动并不平稳和易于控制,而是活塞在朝着打开位置的中途倾向于突然“跳动”。 突然的跳动被认为是由在涡轮机旁通阀刚开始打开时它的移动产生的高度非线 性阻尼引起的;当阀门通过某一点时阻尼突然下降。在涡轮增压器系统中突然 的跳动是不良的,因为它会引起涡轮机排气流速突然和不可控制的变化,这会 消极影响内燃发动机的性能。

本发明描述了改良的用于涡轮增压器系统的流体压力致动器,以及包括这 种流体压力致动器的涡轮增压器系统。根据当前的改善,涡轮增压器系统包括 涡轮增压器,涡轮增压器具有由来自内燃发动机的排气驱动的涡轮机和由涡轮 机驱动用于压缩传递至发动机的空气的压缩机。涡轮机旁通阀相对于涡轮机布 置,以便涡轮机旁通阀可以在打开位置和关闭位置之间移动,来调节涡轮机通 向涡轮机的排气流。系统包括与涡轮机旁通阀相连并且可运行提供动力使涡轮 机旁通阀在打开和关闭位置之间移动的动力设备,其中动力设备包括流体压力 致动器。

流体压力致动器包括可以在气缸内滑动的活塞,活塞将气缸中的内部空间 分隔为第一腔室和第二腔室,所述腔室中的一个腔室包含可运行沿着第一方向 对活塞施加弹簧力的压缩弹簧组件。气缸限定了进入其中一个腔室的口,腔室 通过该口可以选择地接受沿着与第一方向相反的第二方向在活塞上施加流体压 力的真空或压力,以便当流体压力超过弹簧力时活塞将沿着第二方向移动。弹 簧组件包括布置成在活塞的整个第一运动范围内被活塞压缩的第一弹簧,和布 置成在整个第二运动范围内被活塞压缩的第二弹簧(第二运动范围小于第一运 动范围并且与其有共同的终端),但沿着第二方向在活塞第一运动范围的初始部 分期间未被压缩。“有共同的终端”的意思是当活塞沿着第二方向移动时第一运 动范围和第二运动范围相互交迭并具有相同的终点。

因此,以活塞处于打开位置为开始(即,以相对较小量压缩的弹簧组件为 开始),当气缸内的真空和压力增加并且活塞开始向着其关闭位置移动时,在活 塞第一运动范围的初始部分期间活塞上的流体压力只与第一弹簧的弹簧力相抵 抗,因此弹簧力相对较低。一旦活塞已经移动了一定距离,第二弹簧就开始被 压缩以致弹簧力为第一弹簧和第二弹簧的弹簧力之和。因此流体压力致动器在 关闭运动开始时具有低弹簧力而在活塞进一步的关闭运动中具有更高的弹簧 力。

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