[发明专利]具有废气再循环系统的高效率涡轮增压器

说明书

根据本公开的一个方面，涡轮增压器包括压缩机，该压缩机具有压缩机叶轮、设置在壳体内的涡轮以及废气再循环(EGR)流动路径。EGR流动路径包括处于壳体中并且位于涡轮附近的第一流体连接部、位于压缩机叶轮的后边缘附近的第二流体连接部以及设置在第一流体连接部和第二流体之间连接的EGR控制阀，EGR控制阀构造成选择性地以EGR高达50％的低热模式和EGR率通常小于35％的操作模式操作涡轮增压器。

技术领域

本公开总体上涉及用于内燃机的涡轮增压器系统，并且更具体地涉及废气驱动的涡轮增压器系统。

背景技术

废气再循环(EGR)用于减少氮氧化物(NOx)的产生。在EGR系统中，来自内燃机的废气再循环到发动机的进气道。需要压差将来自发动机的废气的气流驱动到进气道。该压差要求可能为发动机产生不利的泵送回路，需要发动机提供额外的功来驱动EGR流，这导致较低的系统效率。

McHenry等人的美国专利申请公开No.2018/0003133A描述了一种发动机进气系统，其具有设置在轴上的压缩机叶轮。连接到轴承壳体的压缩机盖形成压缩机本体以限定压缩机叶轮在其中旋转的腔室。压缩机本体包括用于接收废气的入口。EGR流通过EGR通道从EGR分配腔提供到扩散器。

发明内容

根据一个实施例，涡轮增压器包括压缩机，该压缩机具有压缩机叶轮、设置在壳体内的涡轮、以及废气再循环(EGR)流动路径。EGR流动路径包括处于壳体中并位于涡轮附近的第一流体连接部、位于压缩机叶轮的后边缘附近的第二流体连接部、以及设置在第一流体连接部和第二流体连接部之间的EGR控制阀。EGR控制阀构造成选择性地改变EGR率。在一些实施例中，基于涡轮增压器的操作模式，EGR率在0％和50％之间变化。

根据本发明的另一个实施例，用于涡轮蜗壳的EGR控制阀包括密封挡板，该密封挡板在近侧端部处操作地连接到旋转驱动机构，该密封挡板具有带倒圆边缘的密封表面。EGR控制阀还包括旋转驱动机构和涡轮蜗壳开口的倒角边缘之间的竖向偏移、以及构造成与蜗壳开口配合并提供EGR流动路径的EGR出口管道。旋转驱动机构构造成在第一位置和第二位置之间操作密封挡板。在第一位置中，涡轮蜗壳开口由与涡轮蜗壳开口的倒角边缘匹配的倒圆边缘密封。在第二位置中，EGR流动路径设置成从涡轮蜗壳通过涡轮蜗壳开口到EGR出口管道。在中间位置中，允许流动到EGR流动路径和涡轮排气路径。

又一实施例提供了一种组装EGR控制阀的方法。该方法包括在涡轮壳体的蜗壳中提供开口，通过开口机加工蜗壳的内部密封表面，安装操作地连接到旋转驱动机构的密封挡板，旋转驱动机构设置在涡轮壳体中并位于从开口的座置表面的竖向偏移处，并将EGR管道附接到开口。

在另一个实施例中，涡轮增压器压缩机EGR蜗壳包括构造成接收EGR流的EGR入口、设置在提供新鲜空气流的压缩机叶轮的后边缘附近的EGR出口、以及在EGR入口和EGR出口之间在涡轮增压器压缩机蜗壳周围的线性横截面积渐变(progression)。

当结合附图阅读时，将更容易理解本公开的这些和其它方面和特征。

附图说明

图1A描绘了根据本公开的实施例的第一发动机空气系统的系统概述。

图1B描绘了根据本公开的实施例的两个压力-体积图。

图2A描绘了根据本公开的实施例的涡轮增压器压缩机的剖视图。

图2B描绘了根据本公开的实施例的具有冷却回路的涡轮增压器压缩机的剖视图。

图3A描绘了根据本公开的实施例的第一EGR控制阀的剖视图。

图3B描绘了根据本公开的实施例的第一EGR控制阀的剖视图。

图4A描绘了根据本公开的实施例的第二EGR控制阀的剖视图。