CN104295361B - 具有旁通阀的涡轮增压器 - Google Patents

具有旁通阀的涡轮增压器 Download PDF

Info

Publication number
CN104295361B
CN104295361B CN201410288196.9A CN201410288196A CN104295361B CN 104295361 B CN104295361 B CN 104295361B CN 201410288196 A CN201410288196 A CN 201410288196A CN 104295361 B CN104295361 B CN 104295361B
Authority
CN
China
Prior art keywords
turbine
valve
exhaust
channel
main
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410288196.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104295361A (zh
Inventor
A.隆巴
J.库尔茨曼
M.拉多涅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.
Original Assignee
Garrett Communications Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Garrett Communications Co Ltd filed Critical Garrett Communications Co Ltd
Publication of CN104295361A publication Critical patent/CN104295361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104295361B publication Critical patent/CN104295361B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/30—Exhaust heads, chambers, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2220/00—Application
    • F05B2220/40—Application in turbochargers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明涉及具有旁通阀的涡轮增压器。具体地，一种涡轮增压器包括限定了排气进口和排气出口的涡轮机壳体。涡轮机壳体与三通阀的壳体形成为一体，三通阀限定将排气直接供应到催化器的主贯通通道。排气进口连接到阀的旁通通道，该旁通通道允许排气在到达催化器之前流到涡轮机。阀包括旋转元件，其位置是可控的以调节经过阀的主贯通通道和旁通通道的每一个的流量。旋转元件能够在第一运动范围上旋转并且能够在另一第二运动范围上旋转，第一范围包括一位置，在该位置中，旁通通道被基本完全关闭。在第二范围上，旁通通道被完全打开，而不论主贯通通道的打开或关闭的程度如何。

Description

具有旁通阀的涡轮增压器
相关申请的交叉引用
本申请涉及2009年11月3日提交的美国专利申请No. 12/611,816以及2010年12月13日提交的美国临时申请No. 61/422,485，所述申请的全部公开内容通过引用并入本文中。
技术领域
本公开涉及排气驱动的涡轮增压器，并且具体涉及允许排气在一定发电机操作条件下绕过涡轮机的旁通装置。
背景技术
为了使内燃发动机满足管理当局所设定的排放限制，通常需要采用催化器***将某些排放物成分降低到可接受的水平。当催化器低于一定温度时，催化器的转换效率相当低，该温度通常称为“起燃”温度。在发动机冷起动时，催化器远低于起燃温度，从而催化器***在降低排放方面的作用很小。因此，需要尽可能加快催化器的加热，以便最小化在起燃之前排出的不期望排气成分的量。
由于涡轮增压器的存在，冷起动问题更加恶化。在常规的涡轮增压发动机***中，排气在到达催化器之前必须经过涡轮机，涡轮增压器成为排气流的热沉。虽然涡轮增压器通常包括旁通阀或废气门，其可被激活以便将排气流的大部分引导到催化器而不必经过涡轮机，但常规旁通阀或废气门仍然允许可观数量的排气经过涡轮机。该排气被涡轮机冷却，从而减慢了催化器的加热，推迟了达到起燃温度的时间。
发明内容
本公开描述了具有新颖的旁通装置的涡轮增压器的一个或多个实施例，其致力于解决诸如上面所述的问题。在一个实施例中，一种单级涡轮增压器***包括催化排气处理装置，所述催化排气处理装置需要加热到至少最小温度以便变得对于处理排气以减少排放物有效。所述***包括排气线路和布置在所述排气线路中的三通阀，所述排气线路布置成将排气从发动机输送到所述催化排气处理装置。所述阀限定主贯通通道，所述主贯通通道在打开时将排气从所述排气线路直接输送到所述催化排气处理装置，所述阀还限定旁通通道，所述旁通通道在打开时将排气的旁通流从所述主贯通通道转向。
所述***还包括单级涡轮增压器，所述单级涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中的压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮通过轴连接到所述压缩机叶轮。所述涡轮机壳体限定排气进口和排气出口，所述排气进口连接到涡轮机涡壳，所述涡轮机涡壳围绕所述涡轮机叶轮，所述排气出口用于排出已经经过所述涡轮机叶轮的排气。所述涡轮机壳体的排气进口连接到所述阀的旁通通道，并且所述涡轮机壳体的排气出口在所述阀的下游的点处连接到所述排气线路。
所述阀包括旋转元件，所述旋转元件的位置是可控的以选择性地打开或关闭以及改变所述阀的主贯通通道和旁通通道的每一个的打开或关闭的程度。所述阀构造成使得所述旋转元件能够在第一旋转运动范围上旋转并且能够在另一第二旋转运动范围上旋转，所述第一范围包括所述旋转元件的一位置，在该位置中，所述旁通通道（即通向所述涡轮机进口的通道）被基本完全关闭。在所述第二范围上，所述旁通通道被完全打开，而不论所述主贯通通道的打开或关闭的程度如何变化。因此，与具有废气门的常规涡轮增压器***相比，该废气门仅仅打开了排气的替代流动路径而没有主动地关闭通向涡轮机的流动路径，本***的阀能够主动地关闭通向涡轮机的流动路径，从而所有或基本所有排气均前进到催化处理装置而没有首先经过涡轮机。结果是催化器达到其激活温度所需的时间缩短。另外，所述阀能够以协调的方式在旋转元件的第一运动范围上改变旁通通道的打开以及主贯通通道的相应关闭（反之亦然）。然后，在第二范围上，所述阀能够调节主贯通通道的打开程度而同时维持通向涡轮机的旁通通道完全打开。
因此，在一个实施例中，所述阀构造成并且能够操作成使得在所述阀的涡轮机关闭条件中旋转元件基本完全防止排气经过涡轮机，在涡轮机关闭位置中，主贯通通道对于流动是打开的。
在一个实施例中，所述阀包括阀壳体，所述阀壳体与所述涡轮机壳体形成为一体。所述阀壳体可包括Y形构件，所述Y形构件具有第一分支并且具有从所述第一分支分岔的第二和第三分支，所述第一分支连接到所述排气线路，所述第二分支连接到所述主贯通通道，所述主贯通通道将排气直接供应到催化处理装置，并且所述第三分支连接到所述旁通通道，所述旁通通道将排气供应到涡轮机。
可以采用各种阀构造。在本文描述的一个实施例中，所述阀包括固定的阀座，所述阀座限定至少一个孔口，并且所述阀的旋转元件包括旋转的阀构件，所述阀构件限定至少一个孔口，所述阀构件和所述阀座布置在所述Y形构件的第二分支中。所述阀构件布置成抵靠所述阀座并且能够绕轴线旋转，用于选择性地改变穿过所述阀座和所述阀构件的每一个限定的各自孔口之间的对准度。所述阀构件包括从其延伸的阻挡件，所述阻挡件能够在所述阀构件沿一个方向或相反方向旋转的情况下移动进出所述Y形构件的第三分支。
在一个实施例中，所述涡轮机壳体限定缝槽，所述阻挡件能够移动通过所述缝槽。所述缝槽位于所述Y形构件的第二分支从所述Y形构件的第一分支分岔的点的下游。
在一个具体实施方式中，所述阀构件包括大致扁平的盘，并且所述阻挡件基本平行于所述阀构件所能够围绕旋转的轴线从所述盘延伸并且具有绕所述轴线的大致圆弧形状，并且所述涡轮机壳体中的缝槽类似地具有绕所述轴线的大致圆弧形状。
更一般地，无论所述阀的具体构造如何，在本发明的一些实施例中，所述阀构件能够移动到多个不同位置，至少包括：（1）相位1位置，其构成排气线路打开/涡轮机关闭位置，允许流动经过所述主贯通通道并且基本防止流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳；和（2）相位2位置，其构成排气线路关闭/涡轮机打开位置，基本防止流动经过所述主贯通通道并且对于经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳的流不呈现实质阻碍。
在一个实施例中，所述阀构件还能够移动到相位3位置，其构成排气线路打开/涡轮机打开位置，允许相对低的流率经过所述主贯通通道并且对于经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳的流不呈现实质阻碍。
所述阀构件还能够移动到相位4位置，其构成排气线路打开/涡轮机打开位置，允许比所述相位3位置相对更高的流率经过所述主贯通通道并且对于经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳的流不呈现实质阻碍。
为了防止涡轮增压器中的油泄漏，位于所述相位1位置的阀构件可构造成使得其不完全阻挡流入所述涡轮机涡壳，而是允许足以保持涡轮机叶轮以低速旋转的涓流。
本公开还描述了一种操作涡轮增压发动机***的方法，所述涡轮增压发动机***具有单级涡轮增压器和布置在所述涡轮增压器下游的排气处理装置，所述涡轮增压器的涡轮机布置成经由三通阀从所述发动机接收排气，所述三通阀具有可移动阀构件，所述排气处理装置连接到所述阀的主贯通通道，所述涡轮机连接到所述阀的旁通通道。所述方法包括如下步骤：
在所述发动机的冷起动期间，将所述阀构件定位在相位1位置，使得基本所有由所述发动机产生的排气均经过所述阀的主贯通通道并直接前进到所述排气处理装置，并且基本不能经过所述旁通通道流到所述涡轮机；以及
随着所述发动机变热，将所述阀构件100朝向相位2位置移动，以逐渐地减小通过所述主贯通通道的排气流率并且允许通过所述旁通通道流到所述涡轮机的流量越来越大。
所述方法还可包括另一步骤：在部分功率发动机操作条件下，将所述阀构件定位在相位3位置，以允许相对低的流率通过所述主贯通通道并且对于通过所述旁通通道流到所述涡轮机的流不呈现实质阻碍。
所述阀构件还能够位于相位4位置，其允许相对更高的流率经过所述主贯通通道并且对于通过所述旁通通道流到所述涡轮机的流不呈现实质阻碍。在这种情况中，所述方法还可包括如下步骤：在额定功率发动机操作条件下，将所述阀构件定位在相位3位置和相位4位置之间的选定位置。
因此，在涡轮增压器操作的催化器起燃阶段，可以控制阀的旁通通道的打开程度以帮助调节催化器的加热。具体地，在催化器起燃阶段期间，阀可基本防止流到涡轮机。
在涡轮增压器操作的增压管理阶段期间，可以控制三通阀的打开程度以帮助调节涡轮增压器所提供的增压量。在增压管理阶段，阻挡件移动到不挡道的位置并且从而不妨碍流向涡轮机。
附图说明
已经概括地描述了本发明，现在将对附图进行参考，附图不一定是按照比例绘制的，并且其中：
图1是根据现有技术的单涡轮增压发动机***的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的单涡轮增压发动机***的示意图；
图3是能够用于图2的***的涡轮增压器和阀组件的一个实施例的轴向剖切透视图；
图4是图3的涡轮增压器和阀组件的局部分解剖视图；
图5是图4的涡轮增压器和阀组件的透视图；
图6是图5的涡轮增压器和阀组件的透视图，沿一方向观察涡轮机壳体的排气进口，其中，三通阀处于相位1位置，以基本防止涡轮机接收排气并且允许排气从涡轮机壳体直接流出并流到催化器（未示出）；
图7是处于与图6相同的状态的涡轮增压器和阀组件的从不同角度的透视图，涡轮机壳体被部分地切开以示出处于相位1位置的三通阀；
图8是与图7类似的透视图，三通阀处于相位2位置，其中，涡轮机对于流动开放并且流向催化器的直接流动路径关闭，使得所有排气在流到催化器之前必须经过涡轮机叶轮；
图9是与图6类似的透视图，三通阀处于相位2位置；
图10是与图7类似的透视图，三通阀处于相位3位置，其中，涡轮机打开并且流向催化器的直接流动路径部分地打开，以便调节直接流；并且
图11与图10类似的透视图，三通阀处于相位4位置，其中，涡轮机打开并且流向催化器的直接流动路径完全打开。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更详细地描述本发明，附图中示出了本发明的一些而非全部实施例。实际上，这些发明可以以许多不同的形式来实现，并且不应被认为限于本文所阐述的实施例；相反，所提供的这些实施例使得本公开将满足相关的法律要求。遍及全文，相同的数字代表相同的元件。
如图1所示，在采用下游催化器的现有技术涡轮增压发动机***（例如图中所示的示例性***S）中，涡轮机T处于排气线路EL中，排气线路将排气从发动机E引导到催化器C。这样，排气在到达催化器之前必须经过涡轮机。虽然这种***通常包括旁通阀或废气门V，其可被激活以便将排气流的大部分引导到催化器而不必经过涡轮机，但常规旁通阀或废气门仍然允许可观数量的排气经过涡轮机。该排气被涡轮机冷却，从而减慢了催化器的加热，推迟了达到起燃温度的时间。
图2是根据本发明一个实施例的涡轮增压发动机***20的示意图。该***包括发动机E、涡轮增压器30和催化排气处理装置或“催化器”C。涡轮增压器30包括压缩机40，压缩机40接收新鲜空气，压缩该空气，并且将压缩空气输送到发动机的进气歧管IM。涡轮增压器还包括涡轮机60，涡轮机60从发动机的排气歧管EM接收排气。与图1的现有技术***不同，涡轮机60不是直接处于从排气歧管到催化器的排气线路EL中。相反，三通阀组件80直接处于线路EL中，并且涡轮机处于旁通通道中，该旁通通道绕过了经过三通阀到催化器的直接流动路径。三通阀组件80被构造和布置成使得其位置能够被调节以替代性地（1）基本防止排气流到涡轮机60并且完全打开经过阀到催化器的直接流动路径，（2）允许排气流到涡轮机，而防止排气直接流到催化器，（3）允许排气流到涡轮机并且部分地打开通向催化器的直接流动路径，或者（4）允许排气流到涡轮机并且完全打开通向催化器的直接流动路径。
图3至图8示出了根据本发明一个实施例的涡轮增压器30和三通阀组件80的组件。单级涡轮增压器30包括安装在压缩机壳体34中的压缩机叶轮32和安装在涡轮机壳体64中的涡轮机叶轮62，涡轮机叶轮62通过轴连接到压缩机叶轮。涡轮机壳体限定了排气进口66，排气进口66连接到涡轮机涡壳68，涡轮机涡壳68围绕涡轮机叶轮。涡轮机壳体还限定了排气出口70，排气出口70用于排出已经经过涡轮机叶轮的排气。
三通阀组件80包括Y形构件形式的壳体82。阀壳体82优选地与涡轮机壳体64形成为一体。阀壳体包括Y形构件，该Y形构件具有第一分支L1并且具有从第一分支分岔的第二和第三分支L2和L3。第一分支L1连接到排气线路EL（图1），第二分支L2连接到直接通向催化器的主贯通通道，并且第三分支L3连接到旁通通道，该旁通通道通向涡轮机的进口66。分支L1和L2一起限定了主贯通通道，主贯通通道在打开时将排气从排气歧管直接输送到催化排气处理装置。该通向催化器的直接流在图5中由分岔箭头D表示。第三分支L3（图8）限定了旁通通道，该旁通通道在打开时使排气的旁通流从主贯通通道转向并且流入涡轮机排气进口66。
通过旋转阀组件来实现流过阀的流量调节，图4最佳地示出该旋转阀组件。旋转阀组件包括固定的阀座90和旋转的阀构件100，阀座90限定了至少一个孔口92，阀构件100限定了至少一个孔口102。阀构件和阀座布置在限定于阀壳体的第二分支L2中的空间内。阀构件100布置成抵靠阀座90并且能够绕轴线旋转，用于选择性地改变穿过阀座和阀构件的每一个限定的各自孔口92和102之间的对准度。阀构件100还包括阻挡件110，阻挡件110以基本平行于阀构件的旋转轴线的方向从阀构件延伸。阻挡件是板状构件，并且能够在阀构件沿一个方向或相反方向旋转的情况下移动进出第三分支L3。涡轮机壳体64限定了缝槽或空间，阻挡件能够移动通过该缝槽或空间，从而阻挡件能够从基本阻挡排气流入涡轮机壳体进口66的位置（图6和7）移动到阻挡件退出并且允许流入进口66的位置（图8）。该缝槽位于Y形构件的第二分支从Y形构件的第一分支分岔的点的下游。
在一个实施例中，阀构件100包括大致扁平的盘，并且阻挡件110以基本平行于阀构件的旋转轴线的方向从该盘延伸并且具有绕该轴线的大致圆弧形状。相应地，涡轮机壳体中的接收阻挡件的缝槽具有绕该轴线的大致圆弧形状。
阀构件100的旋转位置是可控的以选择性地打开或关闭以及改变阀的主贯通通道和旁通通道的每一个的打开或关闭的程度。更特别地，阀构件100的旋转位置的改变使得阀构件中的孔口102和阀座90中的相应孔口92之间的对准度改变，并且还使得阻挡件相对于涡轮机进口66的位置改变。
在所示实施例中，阀构件100的旋转通过旋转致动器120来实现。该致动器的旋转输出轴122联接到旋转驱动构件124的一端，旋转驱动构件124包括波纹管126形式的柔性部分。旋转驱动构件124的另一端穿透阀壳体82的第二分支L2并且连接到或限定蜗轮130，如图3最佳示出的。蜗轮130布置成与形成在旋转阀构件100的外周缘上的齿轮104啮合（图8）。因此，致动器120的旋转导致蜗轮130绕其轴线旋转，这驱动阀构件齿轮104以使得阀构件绕其轴线旋转。现在参照图6至图10来描述阀构件的各种位置。
在图7中，旋转阀构件处于被称为相位1位置的位置，在相位1位置中，从排气线路EL进入阀壳体的第一分支L1的排气能够直接流过阀的对准的孔口92和102，并且阻挡件110基本防止排气流到涡轮机。如图所示，阻挡件可包括孔112（或者可能包括多个孔），其允许少量流向涡轮机从而保持涡轮机叶轮以低速旋转，这对于涡轮增压器的油密封是有益的。然而，在其他方面，涡轮机被基本堵塞。
图8和9示出了旋转阀构件100的相位2位置，在相位2位置中，阀构件孔口102和阀构件90中的孔口之间没有重叠，使得排气不能直接流到催化器。在该相位2位置，阻挡件已经退出到涡轮机壳体的缝槽中，使得涡轮机的进口66完全打开。因此，通过第一分支L1进入阀壳体的排气将会流过涡轮机并且将会通过涡轮机壳体的出口70排出到导管（未示出）中，该导管通向将排气传输到催化器的线路中。
图10示出了相位3位置，在相位3位置中，阻挡件仍然退出以完全打开涡轮机进口66，但是孔口92和102之间仅存在部分对准。部分对准的程度允许对直接流向催化器的流量进行调节。
图11示出了相位4位置，在相位4位置中，涡轮机进口66还是完全打开，并且现在孔口92和102之间存在完全对准，从而阀对于直接流向催化器的流量呈现最少的阻碍。
将会意识到，当阀构件100从图7的相位1位置逆时针旋转时，主贯通通道（由对准的孔口92和102限定）将开始关闭并且同时阻挡件110将开始移动，从而打开通向涡轮机进口的旁通通道。
现在参照附图描述涡轮增压发动机***的操作。在发动机的冷起动期间，阀构件100位于相位1位置（图6），使得基本所有由发动机产生的排气均经过阀的主贯通通道并直接前进到排气处理装置，并且基本不能经过旁通通道流到涡轮机。随着发动机变热，阀构件100朝向相位2位置（图7）移动，以逐渐地减小通过主贯通通道的排气流率并且允许通过旁通通道流到涡轮机的流量越来越大。
在部分功率发动机操作条件下，阀构件100位于相位3位置（图10），以允许相对低的流率通过主贯通通道并且对于通过旁通通道流到涡轮机的流不呈现实质阻碍。
在额定功率发动机操作条件下，阀构件可以位于相位3位置（图10）和相位4位置（图11）之间的选定位置。
总之，在涡轮增压器操作的催化器起燃阶段，可以控制阀的旁通通道的打开程度以帮助调节催化器的加热。具体地，在催化器起燃阶段期间，阀可基本防止流到涡轮机。
在涡轮增压器操作的增压管理阶段期间，可以控制三通阀的打开程度以帮助调节涡轮增压器所提供的增压量。在增压管理阶段，阻挡件移动到不挡道的位置并且从而不妨碍流向涡轮机。
受益于前面的描述和附图所呈现的教导，本文所述发明所属领域的技术人员将会明白这些发明的许多修改和其他实施例。因此，应当理解的是，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改和其他实施例意图被包括在所附权利要求的范围中。尽管本文使用了特定的术语，但它们是以广义和描述性的涵义使用的并且不是为了限制的目的。

Claims (15)

1.一种单级涡轮增压器组件，包括：
催化排气处理装置，所述催化排气处理装置需要加热到至少最小温度以便变得对于处理所述排气以减少排放物有效；
排气线路，所述排气线路布置成将所述排气从发动机输送到所述催化排气处理装置；
布置在所述排气线路中的三通阀，所述三通阀限定主贯通通道，所述主贯通通道在打开时将排气从所述排气线路直接输送到所述催化排气处理装置，所述三通阀还限定旁通通道，所述旁通通道在打开时将排气的旁通流从所述主贯通通道转向；和
单级涡轮增压器，所述单级涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中的压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮通过轴连接到所述压缩机叶轮，所述涡轮机壳体限定排气进口，所述排气进口连接到涡轮机涡壳，所述涡轮机涡壳围绕所述涡轮机叶轮，所述涡轮机壳体还限定排气出口，所述排气出口用于排出已经经过所述涡轮机叶轮的排气；
其中，所述涡轮机壳体的排气进口连接到所述三通阀的旁通通道，并且所述涡轮机壳体的排气出口在所述三通阀的下游且所述催化排气处理装置的上游的点处连接到所述排气线路；
其中，所述三通阀包括阀壳体，所述阀壳体与所述涡轮机壳体形成为一体，其中，所述阀壳体包括Y形构件，所述Y形构件具有第一分支并且具有从所述第一分支分岔的第二和第三分支，所述第一分支连接到所述排气线路，所述第二分支连接到所述主贯通通道，并且所述第三分支连接到所述旁通通道，
其中，所述三通阀包括旋转元件，所述旋转元件的位置是可控的以选择性地打开或关闭以及改变所述三通阀的主贯通通道和旁通通道的每一个的打开或关闭的程度，并且其中，所述三通阀构造成使得所述旋转元件能够在第一旋转运动范围上旋转并且能够在另一第二旋转运动范围上旋转，所述第一旋转运动范围包括所述旋转元件的一位置，在该位置中，所述旁通通道被完全关闭，并且其中，在所述第二旋转运动范围上，所述旁通通道被完全打开，而不论所述主贯通通道的打开或关闭的程度如何变化，
其中，所述三通阀包括固定的阀座，所述阀座限定至少一个孔口，并且其中，所述三通阀的旋转元件包括旋转的阀构件，所述阀构件限定至少一个孔口，所述阀构件和所述阀座布置在所述Y形构件的第二分支中，所述阀构件布置成抵靠所述阀座并且能够绕轴线旋转，用于选择性地改变穿过所述阀座和所述阀构件的每一个限定的各自孔口之间的对准度，并且其中，所述阀构件包括从其延伸的阻挡件，所述阻挡件能够在所述阀构件沿一个方向或相反方向旋转的情况下移动进出所述Y形构件的第三分支。
2.如权利要求1所述的单级涡轮增压器组件，其中，所述涡轮机壳体限定缝槽，所述阻挡件能够移动通过所述缝槽。
3.如权利要求2所述的单级涡轮增压器组件，其中，所述缝槽位于所述Y形构件的第二分支从所述Y形构件的第一分支分岔的点的下游。
4.如权利要求3所述的单级涡轮增压器组件，其中，所述阀构件包括大致扁平的盘，并且所述阻挡件基本平行于所述阀构件所能够围绕旋转的轴线从所述盘延伸并且具有绕所述轴线的大致圆弧形状，并且所述涡轮机壳体中的缝槽类似地具有绕所述轴线的大致圆弧形状。
5.如权利要求1所述的单级涡轮增压器组件，其中，所述旋转元件能够移动到多个不同位置，至少包括：
相位1位置，其构成排气线路打开/涡轮机关闭位置，允许流动经过所述主贯通通道并且防止流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳；和
相位2位置，其构成排气线路关闭/涡轮机打开位置，防止流动经过所述主贯通通道并且允许流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳。
6.如权利要求5所述的单级涡轮增压器组件，其中，所述旋转元件还能够移动到相位3位置，其构成排气线路打开/涡轮机打开位置，允许相对低的流率经过所述主贯通通道并且允许流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳。
7.如权利要求6所述的单级涡轮增压器组件，其中，所述旋转元件还能够移动到相位4位置，其构成排气线路打开/涡轮机打开位置，允许比所述相位3位置相对更高的流率经过所述主贯通通道并且允许流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳。
8.如权利要求5所述的单级涡轮增压器组件，其中，位于所述相位1位置的旋转元件不完全阻挡流入所述涡轮机涡壳，而是允许足以保持涡轮机叶轮旋转的涓流。
9.一种用于涡轮增压器的组件，所述组件包括：
三通阀，所述三通阀限定主贯通通道并且还限定旁通通道，所述旁通通道在打开时将排气的旁通流从所述主贯通通道转向；和
用于容纳涡轮机叶轮的涡轮机壳体，所述涡轮机壳体限定排气进口，所述排气进口连接到涡轮机涡壳，所述涡轮机涡壳构造成围绕所述涡轮机叶轮，所述涡轮机壳体还限定排气出口，所述排气出口用于排出已经经过所述涡轮机叶轮的排气；
其中，所述三通阀包括阀壳体，所述阀壳体与所述涡轮机壳体形成为一体，所述阀壳体包括Y形构件，所述Y形构件具有第一分支并且具有从所述第一分支分岔的第二和第三分支，所述第一分支构造成连接到排气线路，通过所述排气线路从发动机接收排气，所述第二分支连接到所述三通阀的主贯通通道，并且所述第三分支连接到所述三通阀的旁通通道；并且
其中，所述三通阀包括旋转元件，所述旋转元件的位置是可控的以选择性地打开或关闭以及改变所述三通阀的主贯通通道和旁通通道的每一个的打开或关闭的程度，并且其中，所述三通阀构造成使得所述旋转元件能够在第一旋转运动范围上旋转并且能够在另一第二旋转运动范围上旋转，所述第一旋转运动范围包括所述旋转元件的一位置，在该位置中，所述旁通通道被完全关闭，并且其中，在所述第二旋转运动范围上，所述旁通通道被完全打开，而不论所述主贯通通道的打开或关闭的程度如何变化，
其中，所述三通阀包括固定的阀座，所述阀座限定至少一个孔口，并且其中，所述旋转元件包括旋转的阀构件，所述阀构件限定至少一个孔口，所述阀构件和所述阀座布置在所述Y形构件的第二分支中，所述阀构件布置成抵靠所述阀座并且能够绕轴线旋转，用于选择性地改变穿过所述阀座和所述阀构件的每一个限定的各自孔口之间的对准度，以便调节经过所述三通阀的主贯通通道的流量，
所述阀构件包括从其延伸的阻挡件，所述阻挡件能够在所述阀构件沿一个方向或相反方向旋转的情况下移动进出所述Y形构件的第三分支。
10.如权利要求9所述的组件，所述阀构件能够旋转到多个不同位置，至少包括：
相位1位置，其构成排气线路打开/涡轮机关闭位置，其中，所述阀座和阀构件中的孔口完全对准从而允许流动经过所述主贯通通道，并且其中，所述阻挡件定位成防止流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳；和
相位2位置，其构成排气线路关闭/涡轮机打开位置，其中，所述阀座和阀构件中的孔口不对准从而防止流动经过所述主贯通通道，并且其中，所述阻挡件定位成允许流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳。
11.如权利要求10所述的组件，其中，所述阀构件还能够旋转到相位3位置，其构成排气线路打开/涡轮机打开位置，其中，所述阀座和阀构件中的孔口部分对准从而允许一些流经过所述主贯通通道，并且其中，所述阻挡件定位成允许流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳。
12.如权利要求11所述的组件，其中，所述阀构件还能够旋转到相位4位置，其构成排气线路打开/涡轮机打开位置，其中，所述阀座和阀构件中的孔口完全对准从而允许流动经过所述主贯通通道，并且其中，所述阻挡件定位成允许流动经过所述旁通通道进入所述涡轮机涡壳。
13.如权利要求10所述的组件，其中，位于所述相位1位置的阻挡件不完全阻挡流入所述涡轮机涡壳，而是允许足以保持涡轮机叶轮旋转的涓流。
14.如权利要求10所述的组件，其中，所述涡轮机壳体限定缝槽，所述阻挡件能够通过所述缝槽在阻挡位置和不阻挡位置之间移动。
15.如权利要求14所述的组件，其中，所述缝槽位于所述Y形构件的第二分支从所述Y形构件的第一分支分岔的点的下游。
CN201410288196.9A 2013-06-26 2014-06-25 具有旁通阀的涡轮增压器 Active CN104295361B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/928,034 2013-06-26
US13/928034 2013-06-26
US13/928,034 US9322327B2 (en) 2009-11-03 2013-06-26 Turbocharger with bypass valve providing complete bypass of the turbine for improved catalyst light-off

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104295361A CN104295361A (zh) 2015-01-21
CN104295361B true CN104295361B (zh) 2018-11-20

Family

ID=50933021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410288196.9A Active CN104295361B (zh) 2013-06-26 2014-06-25 具有旁通阀的涡轮增压器

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9322327B2 (zh)
EP (1) EP2821610B1 (zh)
CN (1) CN104295361B (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6541324B2 (ja) * 2014-10-17 2019-07-10 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法、並びに、撮像システム
EP3051098B1 (en) * 2015-02-02 2018-04-11 Volvo Car Corporation Twin scroll turbocharger device with improved turbo response
CN107208535B (zh) * 2015-02-03 2018-11-16 博格华纳公司 可转动分流阀
US9593619B2 (en) * 2015-05-28 2017-03-14 Ford Global Technologies, Llc Exhaust system
EP3144494B1 (de) * 2015-09-21 2018-11-07 Fuelsave GmbH Abgasenergierückgewinnungssystem und verfahren zur abgasenergierückgewinnung
CN105484880A (zh) * 2015-12-09 2016-04-13 荣文光 涡轮增压发动机涡轮滞后解决方案
US10012138B2 (en) * 2015-12-10 2018-07-03 Honeywell International Inc. Exhaust bypass valve of multi-stage turbocharger
CN106437880B (zh) * 2016-08-31 2018-03-02 无锡康明斯涡轮增压技术有限公司 用于涡轮增压器的涡端结构
US10697361B2 (en) * 2016-09-22 2020-06-30 Garrett Transportation I Inc. Linkage for exhaust bypass valve of multi-stage turbocharger
GB201713461D0 (en) * 2017-08-22 2017-10-04 Cummins Ltd Valve system
GB201818505D0 (en) 2018-11-13 2018-12-26 Cummins Ltd Rotary valve
KR20200059344A (ko) * 2018-11-20 2020-05-29 현대자동차주식회사 터보차저
CN113494351B (zh) * 2020-04-08 2023-01-24 上海汽车集团股份有限公司 涡轮增压器用废气流出控制装置及涡轮增压器
CN111894730B (zh) * 2020-07-28 2021-12-24 广州汽车集团股份有限公司 一种废气门控制方法、装置及存储介质
US11499471B2 (en) 2021-01-25 2022-11-15 Ford Global Technologies, Llc Method and systems for reducing heat loss to a turbocharger during cold engine starting
CN115126596A (zh) * 2022-06-23 2022-09-30 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 一种涡轮增压装置和车辆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404804A (en) * 1980-01-10 1983-09-20 Toyo Kogyo Co., Ltd. Internal combustion engine having a turbo-supercharger and a catalytic exhaust gas purifying device
US6715289B2 (en) * 2002-04-08 2004-04-06 General Motors Corporation Turbo-on-demand engine with cylinder deactivation
JP4654973B2 (ja) * 2006-05-23 2011-03-23 日産自動車株式会社 内燃機関の排気装置
CN102536434A (zh) * 2010-12-13 2012-07-04 霍尼韦尔国际公司 具有涡轮的分开涡轮壳体和环形旋转旁通阀的涡轮增压器
CN102575575A (zh) * 2009-10-20 2012-07-11 欧陆汽车有限责任公司 用于废气涡轮增压机的涡轮机，废气涡轮增压机，机动车以及用于运行废气涡轮增压机的方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1969375A (en) * 1930-05-22 1934-08-07 W K M Company Inc Rotary gate valve
US3924832A (en) * 1974-09-27 1975-12-09 Donald Babcock In-line control valve
US4244187A (en) 1979-03-30 1981-01-13 Lane Jeff K Vehicle engine with turbine bypass for exhaust treatment device warm-up
US4463564A (en) * 1981-10-23 1984-08-07 The Garrett Corporation Turbocharger turbine housing assembly
US4554943A (en) * 1983-12-02 1985-11-26 Fisher Controls International, Inc. Single disc rotary valve
FR2606075B1 (fr) * 1986-10-29 1990-12-21 Peugeot Dispositif de commande de l'echappement des gaz a la sortie d'un moteur suralimente par un turbocompresseur
JPS6463607A (en) * 1987-09-02 1989-03-09 Toshiba Corp Grid valve for turbine
DE68914473T2 (de) * 1988-01-18 1994-07-28 Hitachi Ltd Drehbares Ventil.
DE3941715A1 (de) * 1989-12-18 1991-06-20 Porsche Ag Abgasturbolader fuer eine brennkraftmaschine
DE19618160C2 (de) * 1996-05-07 1999-10-21 Daimler Chrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
US5842680A (en) * 1997-09-11 1998-12-01 Cts Corporation Actuator using magnetic forces to reduce frictional forces
DE10021421A1 (de) 2000-05-03 2002-02-28 Audi Ag Vorrichtung zur Abgasreinigung
EP1203872A1 (en) 2000-11-01 2002-05-08 BorgWarner Inc. Turbocharger having by-pass valve operable to promote rapid catalytic converter light off.
JP2002195046A (ja) 2000-12-26 2002-07-10 Hitachi Ltd 内燃機関用排気タービン及び排気タービン式過給機
US6983596B2 (en) * 2001-11-02 2006-01-10 Borgwarner Inc. Controlled turbocharger with integrated bypass
DE10207922A1 (de) * 2002-02-23 2003-09-04 Daimler Chrysler Ag Steuerventil, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, zur gesteuerten Rückführung von Abgas
DE10222917B4 (de) * 2002-05-24 2007-12-20 Man Nutzfahrzeuge Ag Aufgeladene Brennkraftmaschine
DE10303777A1 (de) * 2003-01-31 2004-08-12 Daimlerchrysler Ag Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
GB2416565B (en) * 2004-07-23 2008-02-13 Visteon Global Tech Inc Pressure boosted IC engine with exhaust gas recirculation
WO2006050746A1 (en) 2004-11-11 2006-05-18 Honeywell International Inc. Turbocharger system and control methods for controlling a turbocharger system
DE102004055571A1 (de) * 2004-11-18 2006-06-08 Daimlerchrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine
DE102005045387A1 (de) * 2005-09-23 2007-03-29 Daimlerchrysler Ag Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine mit axialem Drehschieberventil
US20070089413A1 (en) 2005-10-21 2007-04-26 Edward Green Turbo catalyst light-off device
DE102006060907A1 (de) 2006-12-20 2008-06-26 Mp-Engineering Gmbh Abgasturbolader
US7785727B2 (en) * 2007-01-19 2010-08-31 Gm Global Technology Operations, Inc. Combined anode inlet, anode bleed, and anode flow shift valve mechanism
CN101896720B (zh) * 2007-10-18 2012-11-21 伯克哈特压缩机股份公司 主动被控制的阀门和使主动被控制的阀门运行的方法
JP2010025104A (ja) 2008-07-16 2010-02-04 Borgwarner Inc 後処理装置の受動的暖機制御用熱操作バイパス弁
JP2010053788A (ja) * 2008-08-28 2010-03-11 Toyota Motor Corp シーケンシャルターボシステム
JP5024459B2 (ja) * 2008-12-26 2012-09-12 トヨタ自動車株式会社 過給機付き内燃機関の排気浄化装置
EP2306054B1 (de) * 2009-10-01 2013-07-10 Wolfgang Barth GmbH & Co. KG Drehschieberventil
US8353664B2 (en) * 2009-11-03 2013-01-15 Honeywell International Inc. Turbocharger with annular rotary bypass valve for the turbine
US8573929B2 (en) 2010-04-30 2013-11-05 Honeywell International Inc. Turbocharger with turbine nozzle vanes and an annular rotary bypass valve
US9739282B2 (en) * 2010-12-13 2017-08-22 Honeywell International Inc. Rotary valve unit for turbocharger

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4404804A (en) * 1980-01-10 1983-09-20 Toyo Kogyo Co., Ltd. Internal combustion engine having a turbo-supercharger and a catalytic exhaust gas purifying device
US6715289B2 (en) * 2002-04-08 2004-04-06 General Motors Corporation Turbo-on-demand engine with cylinder deactivation
JP4654973B2 (ja) * 2006-05-23 2011-03-23 日産自動車株式会社 内燃機関の排気装置
CN102575575A (zh) * 2009-10-20 2012-07-11 欧陆汽车有限责任公司 用于废气涡轮增压机的涡轮机，废气涡轮增压机，机动车以及用于运行废气涡轮增压机的方法
CN102536434A (zh) * 2010-12-13 2012-07-04 霍尼韦尔国际公司 具有涡轮的分开涡轮壳体和环形旋转旁通阀的涡轮增压器

Also Published As

Publication number Publication date
US9322327B2 (en) 2016-04-26
US20150000270A1 (en) 2015-01-01
EP2821610A1 (en) 2015-01-07
CN104295361A (zh) 2015-01-21
EP2821610B1 (en) 2016-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104295361B (zh) 具有旁通阀的涡轮增压器
CN101849089B (zh) 多级涡轮增压器***
US9926840B2 (en) Rotatable diverter valve
JP6670924B2 (ja) 過給機および内燃機関
CN104126056B (zh) 具有能够相对于彼此扭转的导向格栅环的废气涡轮增压器
JP5918396B2 (ja) コンパクトなマルチステージ型ターボポンプ
CN107636278B (zh) 用于控制空气量和冷却排气的装置和使用该装置的方法
JP5589934B2 (ja) タービン及びターボチャージャ
JP2014510222A (ja) エグゾーストターボチャージャ用のタービン、並びにそのようなタービンを備えるエグゾーストターボチャージャ
JP2015519509A (ja) 排気ガス回路におけるエネルギー回収システム
JP5664595B2 (ja) ターボチャージャ
WO2012016366A1 (zh) 脉冲可变流道涡轮机装置
JP2018035806A (ja) Ｖｔｇ内部バイパス
WO2007089737A1 (en) Combination variable geometry compressor, throttle valve, and recirculation valve
KR100759765B1 (ko) 터보 차량의 배기가스 제어장치
CN113412364B (zh) 增压器的壳体及具备该壳体的增压器
WO2018230108A1 (ja) 多段過給機
JP6832075B2 (ja) タービン装置および過給システム
JP2002138845A (ja) タービン
JP2014511962A (ja) 排気ターボチャージャのタービン
JP2015031160A (ja) 排気ターボ過給機
JP2010019103A (ja) エンジンの排気構造

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180803

Address after: American California

Applicant after: Garrett Communications Co., Ltd.

Address before: new jersey

Applicant before: Honeywell International Corp.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220214

Address after: Swiss basil

Patentee after: Garrett Power Co.,Ltd.

Address before: California, USA

Patentee before: Garrett Transportation 1

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220329

Address after: No. 8, Newton Road, pilot Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Garrett Power Technology (Shanghai) Co.,Ltd.

Address before: Swiss basil

Patentee before: Garrett Power Co.,Ltd.