[发明专利]蝶形旁通阀和包含它的节流损耗回收系统

说明书

技术领域

本申请总体上涉及用于内燃发动机的节流损耗回收系统，并且更具体地涉及在这类系统中以及其它应用中有用的蝶形旁通阀。

背景技术

火花点火发动机以及一些柴油发动机的动力输出一般由节流板或蝶形阀控制，所述节流板或蝶形阀的位置由加速器踏板或类似物的设定控制。随着节流板移动而使用于进气的流道变窄，空气流量降低，其降低来自发动机的扭矩和动力输出，并且相应地空气在到达发动机进气歧管之前被膨胀(即，损失压力)。进气的这种节流导致整体发动机效率损失，因为实际上发动机必须更加努力地工作以牵引空气穿过受到限制的节流阀。

因此，节流损耗回收(TLR)系统，一般为涡轮发电机系统，已经被开发出，其寻求调节进气流，同时回收节流进程中的一部分能量损耗。在至少一部分发动机操作条件中，去往发动机进气歧管的空气首先穿过涡轮，其膨胀空气并驱动发电机。因此，涡轮在这类条件中作为节流阀起作用。然而，这些现有系统常常不能满意地解决可控性的问题，特别是如何确保进入进气歧管的总空气流量以适当方式响应于驾驶员需求的动力(即，加速器踏板位置)。

发明内容

解决可控性问题是特别困难的，因为需要在一些发动机操作条件(例如，大开节流阀或WOT)中减活TLR系统的涡轮，而对于另一些条件要激活它。这需要某种类型的阀系统来对于一些操作条件在进气被输送至进气歧管之前将进气选择性地传递至涡轮，并在另一些操作条件时使空气绕过涡轮并直接前进至进气歧管。为使问题进一步复杂化，在再一些操作条件中，希望的是使总空气流的一部分穿过涡轮，而其余部分绕过涡轮。因此，可控性不是无关紧要的问题。

对于可控性的一个可能途径是提供一对平行的阀，一个调节涡轮空气流而另一个调节旁通空气流。另一途径是提供一对串联的阀，一个控制空气流如何在涡轮与旁路通道之间分配，而另一个控制总空气流。双阀途径的缺点是高复杂性和成本，以及协调两个阀以便提供所需的节流对加速器踏板位置特性的难度。

本公开描述了一种蝶形旁通阀，其能够提供上述双阀系统所提供的功能，但是能够以更容易的可控方式来为之。所公开的阀还比双阀系统更简单和更小(因此更容易封装在发动机室中)，并且预期比双阀系统更可靠和更便宜。

在一个实施例中，根据本公开的蝶形旁通阀包括：壳体，其限定出从其中穿过的旁通(或主)流道；和节流板，其设置在旁通流道中，所述节流板围绕枢转轴线可枢转，所述枢转轴线取向为横切于穿过旁通流道的流动方向。当节流板处于关闭位置时，节流板的外周缘与壳体的内表面的密封部分基本上密封接合，使得节流板基本上限制流体流穿过旁通流道。节流板可枢转至打开位置，其中节流板的部分边缘与内表面间隔开，以允许流体流穿过旁通流道。

穿过壳体限定出端口，以允许流体的穿过旁通流道的部分穿过端口被移除。当节流板处于关闭位置时，节流板的边缘限制流体流进入端口中。当节流板枢转至打开位置时，端口被解除覆盖，以允许流体流进入端口中。

所述壳体的内表面的与所述节流板的边缘基本上密封接合的所述密封部分被构造成允许所述节流板朝所述打开位置枢转预定量，同时维持所述节流板的边缘与所述密封部分基本上密封接合，以便限制穿过所述旁通流道的流体流。所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板从所述关闭位置朝所述打开位置枢转时，所述节流板开始逐渐解除覆盖所述端口的第一部分，以允许流体流从其中穿过，同时所述节流板的边缘仍然与所述密封部分基本上密封接合，从而限制流体流穿过所述旁通流道。

在一优选实施例中，整个端口处于密封部分内。

因此，节流板调节穿过旁通流道的流量以及穿过端口的流量，因此调节穿过阀的总流量。在旁通流道仍然关闭时，穿过端口的流动开始发生。在一优选实施例中，所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板完全解除覆盖所述端口之前，所述节流板开始允许流穿过所述旁通流道。

阀有利于各种应用，特别是有利于用于内燃发动机的节流损耗回收系统，其包括连接至发电机的涡轮。阀设置成与TLR系统的涡轮平行，使得通过调节阀的节流板的位置，去往发动机的总空气流可在涡轮与阀的旁通流道之间以各种方式分配。阀的端口连接至涡轮入口。因此，在节流板开始从关闭位置朝打开位置移动时，端口开始打开以允许流穿过涡轮。通过控制节流板位置来调节穿过涡轮的流量，并且涡轮作为节流阀起作用以使空气膨胀。发电机被驱动以生成电力，从而回收要不然已经在节流进程中损失的能量的一部分。