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一种 涡轮 增压器的废气旁通 阀

阅读：839发布：2020-05-14

专利汇可以提供一种涡轮增压器的废气旁通阀专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种涡轮增压器的废气旁通阀，所述废气旁通阀具有将所述涡轮机的进气口和出气口相连通的旁通流道和将所述旁通流道开口部开启或关闭的阀芯，所述阀芯包括阀杆部分和连接在阀杆部分上的阀板部分，所述阀杆部分可轴向移动，以带动阀板部分沿旁通流道开口部端面平移，使阀板部分将所述开口部端面开启或封闭。本废气旁通阀能提高发动机各负荷工作情况下的控制精度，增强发动机高负荷下废气旁通阀的密封性。，下面是一种涡轮增压器的废气旁通阀专利的具体信息内容。

权利要求

1. 一种涡轮增压器的废气旁通阀，所述废气旁通阀具有将所述涡轮机的进气口和出气口相连通的旁通流道（31）和将所述旁通流道开口部开启或关闭的阀芯（36），其特征在于：
所述阀芯包括阀杆部分（36a）和连接在阀杆部分上的阀板部分（36b），所述阀杆部分可轴向移动，以带动阀板部分沿旁通流道开口部端面平移，使阀板部分将所述开口部端面开启或封闭。
2. 根据权利要求1所述的涡轮增压器的废气旁通阀，其特征在于：所述阀芯的阀杆部分由驱动器（33）带动轴向运动。
3. 根据权利要求2所述的涡轮增压器的废气旁通阀，其特征在于：所述驱动器同阀芯构成一常开式阀，即驱动器在无外部激励的缺省状态时，所述阀板部分保持使所述旁通流通开启的状态。
4. 根据权利要求2或3所述的涡轮增压器的废气旁通阀，其特征在于：所述驱动器（33）包括回位弹簧（33b）以及由膜片分割的压力腔（33c）和活塞腔（33d），外部控制压力输入所述压力腔内，所述活塞腔内的推杆（33a）与所述阀芯的阀杆部分连接，所述回位弹簧套设在推杆上，其具有使所述阀板部分保持相对旁通流道开启的趋势。
5. 根据权利要求1所述的涡轮增压器的废气旁通阀，其特征在于：在所述旁通流道开口部外侧设置有导向板（37），该导向板中部具有与开口部正对的过气孔（37a），所述导向板与开口部端面间形成供所述阀板部分沿其内滑动的导向槽（37b）。

说明书全文

一种涡轮 增压器的废气旁通 阀

技术领域

[0001] 本发明涉及发动机涡轮增压系统，具体为一种用于涡轮增压器的废气旁通阀。

背景技术

[0002] 增压器废气旁通阀的基本功能，是调节增压器涡轮机的旁通废气流量，从而实现对增压器乃至发动机整机空气质量流量及进排气压力的控制和调节，保障发动机安全稳定工作；由于废气是发动机的做功工质，因此废气旁通阀在调节废气的同时，还包括调节发动机进排气压力以保持尽可能好的燃油经济性，避免废气作用在零部件上产生令人不适的异响噪声。

[0003] 参见图1，目前的废气涡轮增压内燃式发动机，包含发动机本体1，压气机2、废气旁通阀3、涡轮机4、催化器5。其中，涡轮机4连接发动机排气系统，吸收高温废气能量，推动同轴连接的压气机2旋转并压缩新鲜空气进入发动机本体1。对于发动机特定的目标工作负荷，通过废气旁通阀3调节通过涡轮机4的废气流量，以调节涡轮机4的工作功率，进而调节压气机2的工作功率，从而调节压缩空气增压压力及质量流量，最终实现发动机空气系统调节，支持发动机工作负荷调节，输出所需扭矩动力。

[0004] 参见图2，现有的废气旁通阀3，包括正压压力执行器33、执行器基座34、执行器推杆33a、摇臂35、盖板阀阀盖32、旁通流道31。在缺省状态下，通入正压压力执行器33的控制压力为大气压，盖板阀阀盖32在其预紧压力作用下关闭旁通阀流道，因此阀门的缺省状态为常关。当需要调节发动机工作负荷时，输入正压压力执行器33的控制压力升高，推动执行器推杆33a，进而推动摇臂35，转动盖板阀阀盖32，打开废气旁通流道31，减少通过涡轮机4的废气流量，调节涡轮负荷，进而调节与涡轮机同轴连接的压气机负荷，进而调节压气机2的压缩空气流量，从而辅助实现发动机空气系统的调节功能。

[0005] 现有废气旁通阀存在以下的问题：1、发动机冷启动时，废气旁通阀3的缺省状态为关闭，发动机废气不能经由废气旁通阀3流道排出，只能经由涡轮机4流入下游的催化器，由于涡轮机4会吸收废气热量，进入催化器5的废气温度会被涡轮机4冷却，催化器5内的介质不能快速升温至工作温度而发挥催化作用，因此发动机冷启动排放污染物较多；
2、发动机在低负荷工作时，正压压力执行器33控制压力也相应较低，不足以推开盖板阀阀盖32，废气不能经由旁通阀流道31排出，只能通过涡轮机流道流向催化器5，因此发动机本体与增压器涡轮机4之间的气道气压较高，不利于发动机顺利排出废气，因此发动机会额外消耗一部分做功能力用于排气，恶化燃油经济性；
3、在发动机需要调节空气流量时，摇臂35与盖板阀阀盖32在执行器33驱动下转动角度，打开废气旁通阀流道31。但是废气旁通流道有效的通流面积与盖板阀打开的角度不成线性相关。同时，废气脉冲作用在盖板阀的阀面上，会额外增大或减小阀盖行程。由于上述两个原因，旁通阀对空气流量控制不够稳定；
4、发动机高负荷工作时，废气气压较高，由于盖板阀阀盖32的行程方向与其废气气压作用方向相同，阀盖受废气推动，容易导致其对废气旁通阀通道31关闭不严，降低发动机性能。同时，发动机本体1间断排气导致废气压力动态波动，盖板阀阀盖32受其作用容易产生抖动，形成异响噪声。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种涡轮增压器的废气旁通阀，加速冷启动催化器预热时间，降低发动机低负荷下排气背压，提高发动机各负荷工作情况下的控制精度，增强发动机高负荷下废气旁通阀的密封性，减少废气旁通阀异响噪声。

[0007] 本发明所述的涡轮增压器的废气旁通阀，所述废气旁通阀具有将所述涡轮机的进气口和出气口相连通的旁通流道和将所述旁通流道开口部开启或关闭的阀芯，所述阀芯包括阀杆部分和连接在阀杆部分上的阀板部分，所述阀杆部分可轴向移动，以带动阀板部分沿旁通流道开口部端面平移，使阀板部分将所述开口部端面开启或封闭。

[0008] 进一步的，所述阀芯的阀杆部分由驱动器带动轴向运动。

[0009] 进一步的，所述驱动器同阀芯构成一常开式阀，即驱动器在无外部激励的缺省状态时，所述阀板部分保持使所述旁通流通开启的状态。

[0010] 进一步的，所述驱动器包括回位弹簧以及由膜片分割的压力腔和活塞腔，外部控制压力输入所述压力腔内，所述活塞腔内的推杆与所述阀芯的阀杆部分连接，所述回位弹簧套设在推杆上，其具有使所述阀板部分保持相对旁通流道开启的趋势。

[0011] 进一步的，在所述旁通流道开口部外侧设置有导向板，该导向板中部具有与开口部正对的过气孔，所述导向板与开口部端面间形成供所述阀板部分沿其内滑动的导向槽。

[0012] 相比于现有的废气旁通阀采用转动式阀芯而言，本发明所述废气旁通阀采用径向平移的常开式阀芯，具有如下的优点：1、旁通阀缺省状态为开启，发动机冷启动时，发动机废气可以绕开涡轮机，经由废气旁通阀的流道流入下游的催化器，这会减少涡轮机吸收的废气热量，使进入催化器的废气温度更高，处于冷态的催化器的催化介质预热时间可以缩短，催化器可以更快达到工作温度，因此可以减少排放污染物。

[0013] 2、发动机在低负荷工作时，由于旁通阀可以选择完全开启，增大了发动机排气流通面积，有利于发动机顺利排出废气，因此相比于现有技术中在此发动机状态下无法开启旁通阀的设计，本发明使得发动机为排气所耗做功要少，燃油经济性更好。

[0014] 3、在发动机需要调节空气流量时，阀芯在导向槽内直线运动，阀芯打开的有效通流面积与其行程线性相关，因此流量控制更接近线性，控制精度与准确性明显提升。同时，作用在阀板部分上的废气脉冲，其作用力与阀芯的运动方向相互垂直，不会引起阀芯误动，因此流量控制更稳定。

[0015] 4、发动机高负荷工作时，尽管废气气压较高，但由于阀芯运动方向与其所受气压压力方向相互垂直，不会因废气压力作用产生误动，旁通阀对废气的密封性更好，可以保证更多的废气流向涡轮机，利用废气的能量提高压气机的工作功率，帮助发动机本体获得更多的新鲜空气。同时，阀芯受导向槽结构限位，不会受排气脉冲作用误动或抖动，能有效避免异响噪声。附图说明

[0016] 图1是涡轮增压发动机系统结构简示图；图2是现有废气旁通阀的结构示意图；
图3是本发明所述废气旁通阀的结构示意图；
图4是图3的A-A剖面图；
图5是所述阀芯的主视图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

[0018] 图3所示的涡轮增压器的废气旁通阀，所述废气旁通阀具有将所述涡轮机的进气口和出气口相连通的旁通流道31、将所述旁通流道开口部开启或关闭的阀芯36，以及控制阀芯移动的驱动器33。

[0019] 参见图5，所述阀芯36包括阀杆部分36a和连接在阀杆部分上的阀板部分36b，本实施例中阀板部分36b为矩形板面形状，当然所述阀板部分也可为多边形或圆形板面，只需保证在阀芯完全关闭后，阀板部分36b能完全封堵住所述开口部。

[0020] 所述驱动器33采用正向压力式驱动器，其与现有驱动器的结构和工作形式相同，如专利CN101749104和CN204003081等都公开了相关驱动器结构。所述驱动器33包括回位弹簧33b以及由膜片分割的压力腔33c和活塞腔33d，外部控制压力输入所述压力腔内，所述活塞腔内的推杆33a与所述阀芯的阀杆部分36b通过销钉36c连接，所述回位弹簧套设在推杆33a上。所述阀杆部分36a可由所述推杆33a带动轴向移动，以带动阀板部分36b沿旁通流道开口部端面平移，使阀板部分将所述开口部端面开启或封闭，阀板部分的移动方向与旁通流道气流方向近似垂直。所述回位弹簧33b为压缩弹簧，其具有带动推杆向上移动的趋势。故所述驱动器33同阀芯36构成一常开式阀，即驱动器的压力腔33c在无外部激励输入的缺省状态时，在所述回位弹簧33b的作用下，所述阀板部分上移，保持旁通流道开启的状态。

[0021] 参见图4，在所述旁通流道开口部外侧还设置有导向板37，该导向板中部具有与开口部正对的过气孔37a，所述导向板与开口部端面间形成供所述阀板部分沿其内滑动的导向槽37b。

[0022] 上述废气旁通阀工作时，在缺省状态下，阀芯处于图3所示位置，旁通流道31保持畅通开启，发动机排气的废气直接通过旁通流道流向其下游的催化器5。因此，可见发动机处于冷启动状态时，催化器内的催化介质可快速升温至工作温度，发挥催化功能。当发动机处于怠速或低负荷状态无需进气增压时，畅通开启的旁通流道31可帮助发动机保持尽可能低的排气背压，从而改善燃油经济性。

[0023] 当发动机需要更高负荷时，输入所述驱动器压力腔33c的控制压力升高，推动所述推杆向下移动，从而使阀板部分36b关小旁通流道开口部的截面流通面积，从而减小通过废气旁通阀的废气流量，使更多的废气流向涡轮机，增大涡轮机工作效率，进而增大与其同轴的压气机的工作效率。

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一种涡轮增压器的废气旁通阀

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