专利名称: | 具有气冷式电磁阀的涡轮增压器系统 | ||
专利名称(英文): | Turbocharger with air-cooled solenoid valve system | ||
专利号: | CN201420379076.5 | 申请时间: | 20140710 |
公开号: | CN204312192U | 公开时间: | 20150506 |
申请人: | 福特环球技术公司 | ||
申请地址: | 美国密歇根州 | ||
发明人: | P·马修斯 | ||
分类号: | F02B37/18; F02B39/16 | 主分类号: | F02B37/18 |
代理机构: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人: | 赵蓉民 |
摘要: | 本实用新型提供一种具有气冷式电磁阀的涡轮增压器系统。所述涡轮增压器系统包括涡轮机旁路导管,其与涡轮机入口和涡轮机出口流体连通;废气门致动器,其耦合到所述涡轮机旁路导管中的废气门以调整废气门位置以及气冷式电磁阀,其耦合到所述废气门致动器以调整所述废气门致动器的位置,并且从位于机械耦合到涡轮机的压缩机的上游的进气导管接收冷却空气流。本实用新型降低了发动机的成本和复杂度,并且减少了冷却剂渗漏和潜在的冷却系统退化的可能性。 | ||
摘要(英文): | The utility model provides a turbocharger system to air cooling of the solenoid valve. The turbocharger system includes a turbine bypass conduit, with the turbine inlet and a turbine outlet in fluid communication with; the waste valve actuator, coupled to the turbine bypass conduit in the waste valve in order to adjust the position of the exhaust valve and air-cooled solenoid valve, its coupling to the waste valve actuator in order to adjust the position of the waste-valve actuator, and the mechanically coupled to the turbine located upstream of the compressor air intake conduit to receive cooling air flow. The utility model reduces the cost and complexity of the engine, and reduces the potential coolant leakage and the possibility of degradation of the cooling system. |
1.一种涡轮增压器系统,其特征在于,包括: 涡轮机旁路导管,其与涡轮机入口和涡轮机出口流体连通; 废气门致动器,其耦合到所述涡轮机旁路导管中的废气门以调整废气门位置;以及 气冷式电磁阀,其耦合到所述废气门致动器以调整所述废气门致动器的位置,并且从位于机械耦合到涡轮机的压缩机的上游的进气导管接收冷却空气流。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气冷式电磁阀耦合到所述进气导管。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致动器是气动控制的废气门致动器。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致动器经由气动管线耦合到压缩机的下游的进气导管。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气冷式电磁阀包括耦合到电磁阀外壳和所述进气导管的散热片。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀外壳与所述进气导管间隔开。
7.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀是三通电磁阀。
8.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致动器是气冷式的并且从所述进气导管接收冷却空气流。
9.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致 动器与所述电磁阀间隔开。
10.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,进一步包括定位在所述压缩机下游的增压空气冷却器。
11.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门调整通过所述涡轮机旁路导管的排气流。
12.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述进气导管是从直接耦合到所述压缩机的进气导管分出的分支导管。
13.一种涡轮增压器系统,其特征在于,包括: 涡轮机,其定位在燃烧室的下游; 涡轮机旁路导管,其与所述涡轮机的上游和下游流体连通; 废气门,其定位在所述涡轮机旁路导管中; 气动废气门致动器,其调整所述废气门的位置并且耦合到所述废气门;以及 气冷式电磁阀,其直接耦合到压缩机上游的进气导管,所述压缩机机械地耦合到所述涡轮机。
14.根据权利要求13所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气动废气门致动器与所述气冷式电磁阀间隔开。
15.根据权利要求13所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气动废气门致动器从位于所述压缩机下游的第二进气导管接收增压空气。
16.根据权利要求13所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气冷式电磁阀包括散热片,所述散热片与电磁阀外壳共面接触且与所述进气导管的外表面共面接触。
17.一种涡轮增压器系统,其特征在于,包括: 涡轮机,其定位在燃烧室的下游; 涡轮机旁路导管,其与所述涡轮机的上游和下游流体连通; 废气门,其定位在所述涡轮机旁路导管中; 气冷式气动废气门致动器,其调整所述废气门的位置并且耦合到所述废气门,所述气冷式气动废气门致动器从位于机械耦合到所述涡轮机的压缩机的上游的进气导管接收冷却空气流;以及 气冷式电磁阀,其耦合到所述进气导管。
18.根据权利要求17所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀包括散热片,所述散热片耦合到电磁阀外壳并且与所述进气导管的外表面共面接触。
19.根据权利要求17所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀与所述气冷式气动废气门致动器间隔开。
20.根据权利要求17所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门与所述气冷式电磁阀间隔开。
1.一种涡轮增压器系统,其特征在于,包括: 涡轮机旁路导管,其与涡轮机入口和涡轮机出口流体连通; 废气门致动器,其耦合到所述涡轮机旁路导管中的废气门以调整废气门位置;以及 气冷式电磁阀,其耦合到所述废气门致动器以调整所述废气门致动器的位置,并且从位于机械耦合到涡轮机的压缩机的上游的进气导管接收冷却空气流。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气冷式电磁阀耦合到所述进气导管。
3.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致动器是气动控制的废气门致动器。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致动器经由气动管线耦合到压缩机的下游的进气导管。
5.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气冷式电磁阀包括耦合到电磁阀外壳和所述进气导管的散热片。
6.根据权利要求5所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀外壳与所述进气导管间隔开。
7.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀是三通电磁阀。
8.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致动器是气冷式的并且从所述进气导管接收冷却空气流。
9.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门致 动器与所述电磁阀间隔开。
10.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,进一步包括定位在所述压缩机下游的增压空气冷却器。
11.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门调整通过所述涡轮机旁路导管的排气流。
12.根据权利要求1所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述进气导管是从直接耦合到所述压缩机的进气导管分出的分支导管。
13.一种涡轮增压器系统,其特征在于,包括: 涡轮机,其定位在燃烧室的下游; 涡轮机旁路导管,其与所述涡轮机的上游和下游流体连通; 废气门,其定位在所述涡轮机旁路导管中; 气动废气门致动器,其调整所述废气门的位置并且耦合到所述废气门;以及 气冷式电磁阀,其直接耦合到压缩机上游的进气导管,所述压缩机机械地耦合到所述涡轮机。
14.根据权利要求13所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气动废气门致动器与所述气冷式电磁阀间隔开。
15.根据权利要求13所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气动废气门致动器从位于所述压缩机下游的第二进气导管接收增压空气。
16.根据权利要求13所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述气冷式电磁阀包括散热片,所述散热片与电磁阀外壳共面接触且与所述进气导管的外表面共面接触。
17.一种涡轮增压器系统,其特征在于,包括: 涡轮机,其定位在燃烧室的下游; 涡轮机旁路导管,其与所述涡轮机的上游和下游流体连通; 废气门,其定位在所述涡轮机旁路导管中; 气冷式气动废气门致动器,其调整所述废气门的位置并且耦合到所述废气门,所述气冷式气动废气门致动器从位于机械耦合到所述涡轮机的压缩机的上游的进气导管接收冷却空气流;以及 气冷式电磁阀,其耦合到所述进气导管。
18.根据权利要求17所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀包括散热片,所述散热片耦合到电磁阀外壳并且与所述进气导管的外表面共面接触。
19.根据权利要求17所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述电磁阀与所述气冷式气动废气门致动器间隔开。
20.根据权利要求17所述的涡轮增压器系统,其特征在于,所述废气门与所述气冷式电磁阀间隔开。
翻译:相关申请的交叉引用
本申请是2012年8月17日提交的第13/588,593号美国专利申请的部分 继续申请,该美国专利申请的全部内容在此以引用的方式并入本文以用于所 有目的。
技术领域
本实用新型涉及车辆中的涡轮增压器系统中的气冷式电磁阀。
背景技术
诸如涡轮增压器和机械增压器等增压装置可以用于发动机中。与自然进 气式发动机相比,涡轮增压器可以针对给定位移增加发动机的功率输出。
可能期望通过将涡轮机定位成靠近气缸的排气端口来减少涡轮增压器中 的涡轮机与燃烧室之间的流动路径。此种定位减小了排气流动过程中的损失, 从而使得涡轮机的速度能够提高。提高的涡轮机速度增大了由压缩机提供的 压缩量。结果,可以增加发动机的功率输出。
但是,由于涡轮机邻近燃烧室,涡轮机和周围组件可能经历高温。在一 些发动机中,排气歧管和涡轮机外壳可能具有超过900摄氏度的辐射表面温 度。因此,涡轮机和周围组件可能经历热退化,从而减少组件寿命。例如, 废气门在此种过温/超温(over-temperature)条件期间可能变得无法操作。废 气门致动器可能由于包括在其中的诸如电路、螺线管等阀门控制组件的特性 而尤其易受高温影响。
US4,630,445公开了一种具有废气门阀的涡轮增压器,该废气门阀用于调 整向涡轮增压器中的涡轮机提供的排气量。在废气门中使用隔热罩以防止所 述废气门中的阀杆遭受高温条件。本发明人已经认识到在US4,630,445中公 开的废气门阀的几个缺点。例如,隔热罩可以减少传递到废气门的热量但并 不主动地冷却所述废气门。此外,热量可以从未受隔热罩阻碍的路径传递到 废气门组件。因此,在US4,630,445中公开的废气门阀在发动机工作期间仍 可能经历过温条件。
同样地,已尝试经由从发动机冷却系统转移的发动机冷却剂来冷却废气 门致动器。然而,利用发动机冷却剂来冷却废气门致动器可能需要高度完整 的管道且增加了冷却剂通过新的渗漏路径渗漏的可能性。高度完整的管道还 可能十分昂贵。
实用新型内容
因此,在一个方案中提供一种涡轮增压器系统。该涡轮增压器系统包括: 涡轮机,其定位在燃烧室下游;以及涡轮机旁路导管,其与涡轮机入口和涡 轮机出口流体连通。该涡轮增压器系统还包括:废气门,其定位在涡轮机旁 路导管中;废气门致动器,其耦合到废气门以调整废气门的位置;以及气冷 式电磁阀,其耦合到废气门致动器以调整废气门致动器的位置,该气冷式电 磁阀从位于机械耦合到涡轮机的压缩机上游的进气导管接收冷却空气流。
以此方式,经由进气向电磁阀提供冷却,从而减少电磁阀上的热应力。 因此,当提供空气冷却时可以提高电磁阀寿命。此外,当使用进气来冷却电 磁阀时,根据需要可以避免或减少经由发动机冷却剂对电磁阀的冷却。结果, 降低了发动机的成本和复杂度,并且减少了冷却剂渗漏和潜在的冷却系统退 化的可能性。
当单独的或结合附图时,本说明书的上述优点和其他优点以及特征将通 过以下具体实施方式而变得显而易见。应理解提供上述实用新型内容是为了 以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。它并非旨在识 别要求保护的主题的关键或基本特征,要求保护的主题的范围唯一地由随附 于具体实施方式的权利要求来界定。此外,要求保护的主题并不限于解决上 文或在本实用新型的任何部分中所提到的任何缺点的实施方案。另外,此处 本发明人已经认识到上述问题,但并不认为上述问题是已知的。
附图说明
图1示出具有包括涡轮增压器系统的发动机的车辆;
图2示出具有包括涡轮增压器系统的发动机的车辆;
图3示出包括在图1所示的涡轮增压器系统中的分支进气导管入口的详 细视图;
图4示出包括在图2所示的涡轮增压器系统中的废气门致动器的详细视 图;
图5示出包括在图1所示的涡轮增压器系统中的废气门致动器的详细视 图;
图6示出涡轮增压器系统(例如图1或图2的涡轮增压器系统)的操作 方法;
图7示出具有包括涡轮增压器系统的发动机的车辆;以及
图8示出包括在图7所示的涡轮增压器系统中的电磁阀的详细视图。
具体实施方式
在本文中描述一种具有气冷式废气门致动器和/或气冷式电磁阀的涡轮增 压器系统。该废气门致动器将从控制系统接收的电控制信号转化成机械致动。 该机械致动从废气门致动器转换至涡轮机旁路导管中的废气门阀。进气可以 被引导到废气门致动器以冷却该致动器,且随后被引导回到进气系统。在一 个示例中,未经压缩的进气可以被引导到废气门致动器以冷却该致动器且随 后返回到压缩机入口。以此方式,传递到废气门致动器的排气热量可以在冷 却空气中消散。此外,当在压缩机下游使用增压空气冷却时,升温的进气随 后可以在被吸入发动机中之前被冷却。
因此,在一个实施例中,气冷式废气门致动器从进气系统中接收进气, 以降低废气门致动器的温度,从而减少废气门因高温退化的可能性。在一个 示例中,废气门致动器可以被定位成邻近废气门和涡轮机,并靠近发动机排 气。在其他示例中,气冷式废气门致动器可以被定位在发动机的进气系统中。 以此方式,进气系统可以提供双重用途,即向发动机提供进气以及冷却废气 门致动器。因此,根据需要可以避免或减少将发动机冷却剂引导到废气门致 动器。因此,可以降低发动机的复杂度和成本,同时提高废气门致动器的寿 命。
此外,在一个示例中,废气门致动器经由空气冷却器电磁阀来控制。气 冷式电磁阀可以从压缩机上游的进气导管接收冷却空气。例如,气冷式电磁 阀可以包括从电磁阀延伸到进气导管的散热片。散热片可以与进气导管的外 表面共面接触。以此方式,电磁阀可以经由流过进气系统的进气来冷却。结 果,减少了阀门中的过温条件的可能性,从而提高了阀门的寿命并且改进了 电磁阀的操作。
图1和图2示出包括在车辆的发动机中的涡轮增压器系统的第一和第二 示例。图3至图5示出图1和图2所示的涡轮增压器系统的详细配置。图6 示出涡轮增压器系统的操作方法。
图1示出车辆50的示意性描述,所述车辆包括具有涡轮增压器系统54 的内燃发动机52。涡轮增压器系统54可以包括涡轮增压器56,所述涡轮增 压器具有机械地耦合到涡轮机60的压缩机58。轴杆62被显示为将压缩机58 耦合到涡轮机60。以此方式,压缩机58旋转地耦合到涡轮机60。但是,应 了解所述压缩机可以经由可替代的或另外的联动装置(例如机械联动装置) 耦合到涡轮机。压缩机58被定位在燃烧室88的上游,并且涡轮机60被定位 在该燃烧室的下游。
压缩机58被配置为从进气导管64接收进气。因此,进气导管64被定位 在压缩机58的上游。在所描绘的示例中,进气导管64是未增压的进气导管。 由此,进气导管64包括与包含在压缩机58中的压缩机入口68流体连通(例 如直接流体连通)的出口66。压缩机入口68通过方框进行一般性描绘。进气 导管64被配置为接收环境空气。箭头70指示进气通过进气导管64的一般流 向。空气过滤器72被耦合到进气导管64(例如被定位在进气导管64内)。空 气过滤器72被配置为从流过进气导管的空气中去除不需要的微粒。
另一个进气导管74被耦合到进气导管64。在所描绘的示例中,进气导管 74是分支进气导管。由此,进气导管74与进气导管64并联流体连通。进气 通过进气导管74的一般流向通过箭头76来指示。进气导管74包括入口78 和出口80。入口78和出口80分别通向进气导管64中的上游和下游位置。然 而,在其他示例中,入口78可以不耦合到进气导管64,但替代地可以从周围 环境中接收环境空气。然而,当入口78耦合到进气导管74时,该导管接收 经过滤的进气,从而减少空气冷却器废气门致动器116结垢的可能性,所述 空气冷却器废气门致动器116可以耦合到进气导管74,这在本文中会更详细 地论述。另外,将入口78耦合到进气导管74而不是在入口78处接收环境空 气能够阻止未经过滤的空气被引入到燃烧室88中,这可能会使燃烧操作退化。 因此,在一个示例中,如果入口78被配置为接收环境空气,则可以将空气过 滤器耦合到入口78(例如定位于入口78内)。在一些示例中,进气导管74可 以具有比进气导管64更小的截面面积。然而,已预期其他相对尺寸。在一些 示例中,风扇79可以耦合到分支进气导管74。风扇79可以用于增加通过进 气导管74的空气流。然而,在其他示例中,只有进气导管74的入口与出口 之间的压力差可以用于使空气流过所述进气导管。阀门75可以耦合到进气导 管74。阀门75可以被配置为调整行进通过进气导管74的空气流量。阀门75 可以从控制器150接收经由信号线77指示的控制信号。如图所示,所述阀门 被定位在废气门致动器116的上游。然而,已预期其他阀门位置,诸如在废 气门致动器116的下游。在其他示例中,阀门75可以不耦合到进气导管74。
压缩机58包括与进气导管84的入口82流体连通的压缩机出口81。箭头 90指示通过导管84的一般空气流方向。压缩机58被配置为提高行进通过其 中的进气的压力。以此方式,可以向发动机52提供增压。因此,在所描绘的 示例中,进气导管84是增压进气导管。然而,已预期其他进气系统配置。进 气导管84还包括与发动机52中的燃烧室88流体连通的出口86。在一些示例 中,进气导管84可以与进气歧管(未图示)流体连通。所述进气歧管可以被 配置为向燃烧室88供应进气。进气阀170和排气阀172被耦合到燃烧室88。 应了解,发动机52在每个燃烧室可以包括至少一个进气阀和排气阀。所述进 气阀和排气阀被配置为循环地打开以促成燃烧室中的燃烧操作。活塞91被定 位在燃烧室88中。
在操作过程中,发动机52中的燃烧室88通常经历一个四冲程循环:所 述循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在多缸发动机中, 四冲程循环可以在另外的燃烧室中执行。在进气冲程期间,通常排气阀172 闭合且进气阀170打开。空气经由例如进气歧管引入到燃烧室88中,并且活 塞91移动到所述燃烧室的底部,以使燃烧室88内的容积增加。活塞91靠近 所述燃烧室底部并且在其冲程结束时所处的位置(例如当燃烧室88处于其最 大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间,进 气阀170和排气阀172闭合。活塞91移向气缸盖以便压缩燃烧室88内的空 气。活塞91在其冲程结束且最接近于所述气缸盖时所处的点(例如当燃烧室 88处于其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文称 为喷射的过程中,燃料被引入到燃烧室中。在下文称为点火的过程中,通过 诸如火花塞174等已知点火装置对喷射燃料进行点火,从而导致燃烧。另外 或可替代地,可以使用压缩以点燃空气/燃料混合物。在膨胀冲程期间,膨胀 气体将活塞91推回至BDC。曲轴可以将活塞的移动转化成旋转轴的旋转力 矩。最后,在排气冲程期间,排气阀172打开以将燃烧过的空气-燃料混合物 释放到排气岐管,并且活塞返回至TDC。应注意,上文仅作为一个示例进行 描述,并且进气阀和排气阀的打开和/或闭合正时可以发生变化,诸如用以提 供正或负阀门重叠、稍后进气阀闭合或各种其他示例。另外或可替代地,可 以在燃烧室88中实施压缩点火。
在描绘的示例中,增压空气冷却器92和节流阀94被耦合到进气导管84。 然而,在其他示例中,所述增压空气冷却器和/或节流阀可以未被耦合到进气 导管84。此外,在所描绘的示例中,节流阀94被定位在增压空气冷却器92 的下游。然而,在其他示例中,所述节流阀可以被定位在所述增压空气冷却 器的上游。
排气导管96还可以与燃烧室88流体连通。因此,排气导管96可以在发 动机操作期间接收来自燃烧室88的排气并且包括入口97。箭头98描绘通过 排气导管96的一般排气流向。
排气导管96包括与涡轮机60的涡轮机入口102流体连通的出口100。在 一些示例中,涡轮机60可以包括被配置为从涡轮机入口102接收排气的涡轮 机叶片。
排气导管104与涡轮机出口106流体连通。具体地,排气导管104包括 与涡轮机出口106流体连通的入口105。排气导管104被配置为使排气流向周 围环境。箭头107指示通过排气导管104的排气的一般流向。
涡轮机旁路导管108被包含在涡轮增压器系统54中。涡轮机旁路导管108 包括定位在涡轮机60的上游且通向排气导管96的旁路导管入口110,以及定 位在涡轮机60的下游且通向排气导管104的旁路导管出口112。因此,涡轮 机旁路导管108与涡轮机入口102和涡轮机出口106流体连通。具体地,在 一些示例中,所述涡轮机旁路导管可以直接耦合到涡轮机入口102和涡轮机 出口106。然而,已预期其他涡轮机旁路导管配置。箭头109描绘当废气门 114打开时通过涡轮机旁路导管108的排气的一般流动方向。应了解,可以基 于涡轮增压器的期望性能特征来选择涡轮机旁路导管108以及排气导管96和 104的相对尺寸(例如横截面面积)。
废气门114被耦合到涡轮机旁路导管108。具体地,在一些示例中,废气 门114可以被定位在涡轮机旁路导管108中。废气门114被配置为调整通过 涡轮机旁路导管108的排气流。以此方式,可以调整所述涡轮机的速度。在 一些示例中,所述废气门可以具有打开配置和闭合配置,在打开配置中,排 气可以流过涡轮机旁路导管108,而在闭合配置中,排气被基本阻止流过所述 涡轮机旁路导管。应了解在一些示例中,废气门114可以具有多个打开配置, 每个配置允许不同量的排气流过所述涡轮机旁路导管。此外,在一些示例中, 废气门114在具有不同打开程度的配置中可以是不连续地或连续地可调整的。 以此方式,废气门114可以精确地调整涡轮机60的速度。在一些示例中,废 气门114可以包括调整所述旁路导管中的开口的阀门115。
在所述描绘的示例中,气冷式废气门致动器116被耦合到废气门114。气 冷式废气门致动器116和废气门114可以被包含在涡轮增压器系统54中。在 一个示例中,废气门致动器116包括电控螺线管或电子控制的气动致动器。 线118指示气冷式废气门致动器116与废气门114(包括构成所述废气门的阀 门)的耦合。在一个示例中,耦合形成线118可以包括机械联动装置,其将 废气门致动器的受控移动与废气门的阀门的移动相耦合。以此方式,气冷式 废气门致动器116被配置为调整废气门114。具体地,气冷式废气门致动器116 可以被配置为调整穿过涡轮机旁路导管108的排气量。以此方式,可以调整 涡轮机60的速度。
如本文中所阐释,在所描绘的示例中,气冷式废气门致动器116可以接 收来自分支进气导管74的冷却空气流,并且因此还接收来自进气导管64的 冷却空气流。然而,在图2所描绘的示例中,气冷式废气门致动器116直接 接收来自进气导管64的冷却空气流。以此方式,气冷式废气门致动器116可 以经由进入的空气流进行冷却,从而降低所述废气门致动器的温度。此外, 所述废气门致动器可以被定位成更远离排气,从而还减少从所述排气传递的 排气热量。
在一些示例中,气冷式废气门致动器116可以是气动废气门致动器。在 此类示例中,气冷式废气门致动器可以包括耦合到弹簧上的隔膜。气动导管 可以向隔膜提供经过增压的气压。线条120指示所述气动导管。气动导管120 包括通向所述进气导管的气动导管入口122和通向废气门致动器中的隔膜的 气动导管出口124。废气门致动器可以基于施加到隔膜上的压力来调整废气 门。例如,当作用于隔膜的压力增加时,废气门致动器可以增加通过废气门 的空气流量,和/或当作用于隔膜的压力超出预定阈值时,废气门可以打开。 然而,已预期其他控制方法。应了解,隔膜上的压力与压缩机58下游的增压 气压成比例。弹簧和隔膜可以经由联动装置(例如机械联动装置)耦合到废 气门114。以此方式,气动废气门致动器116从位于压缩机下游的进气导管中 接收增压空气。当气冷式废气门致动器116是气动废气门致动器时,线条118 指示在废气门致动器与废气门之间的气动联动装置。然而,在其他示例中, 气动导管可以不被包含在涡轮增压器系统54中。此外,在一些示例中,废气 门致动器116可以被机械地(例如经由机械联动装置)耦合到废气门。
在一些示例中,气冷式废气门致动器116可以包括用于调整所述废气门 的螺线管和/或电动机。因此,气冷式废气门致动器116可以具有电子驱动电 路。所述螺线管和/或电动机可以由控制器150控制。更一般地,气冷式废气 门致动器116可以由控制器150控制并因此从控制器接收控制信号(由线条 117指示)。控制器150在图1中被显示为常规微型计算机,其包括:微处理 器单元(CPU)152、输入/输出端口(I/O)154、只读存储器(ROM)156、 随机存取存储器(RAM)158、保活存储器(KAM)160和常规数据总线。控 制器12可以从耦合到发动机10的传感器接收各种信号。例如,控制器12可 以从位置传感器162接收信号,该位置传感器被耦合到加速器踏板164以便 感测由脚166调整的加速器位置。
控制器150可以从车辆50中的传感器中接收信号,所述传感器是诸如经 由信号线181以电子方式耦合到控制器的压力传感器180、经由信号线183以 电子方式耦合到控制器的压力传感器182、经由信号线185以电子方式耦合到 控制器的温度传感器184等。如图所示,压力传感器180被耦合到进气导管 84,压力传感器182被耦合到排气导管96,且温度传感器184被耦合到发动 机52。然而,已预期其他传感器位置。例如,温度传感器和/或压力传感器可 以被耦合到分支进气导管74、废气门致动器116、废气门114和/或涡轮机旁 路导管108。如前所述,控制器150还可以经由信号线117向废气门致动器 116发送控制信号。控制器150可以被包含在控制系统190中。在一些示例中, 前述传感器也可以被包含在所述控制系统中。在一些示例中,取决于其介绍 顺序,所述进气导管(64、74和84)可以被称为第一进气导管、第二进气导 管、第三进气导管等。同样取决于其介绍顺序,排气导管96和104可以被称 为第一排气导管、第二排气导管等。
图2示出涡轮增压器系统54的第二实施例。图2包括图1所示的涡轮增 压器系统54中的一些组件,因此相应地对类似部件进行标记。为避免重复, 关于图2不再对类似组件进行论述。然而,应了解所述组件可能大体上相同。
图2中示出了进气导管64。然而,图2省略了分支进气导管。在图2所 示的实施例中,气冷式废气门致动器116被耦合到进气导管64。具体地,气 冷式废气门致动器116可以定位在进气导管64内。以此方式,流过进气导管 64的空气可以围绕废气门致动器流动以去除来自该致动器的热量。结果,减 少了废气门致动器热退化的可能性,从而提高了废气门致动器的寿命。根据 需要可能不需要将另外的冷却系统耦合到气冷式废气门致动器。然而,在一 些示例中,可以使用另外的冷却系统来冷却废气门致动器。
图3示出图1中所示的分支进气导管出口80的详细视图。图3中还描绘 了进气导管64的一部分。进气导管64包括界定内部流道322的边界的外壳 320。如图所示,吸气器300(例如文丘里泵)可以被包含在分支进气导管出 口80中。吸气器300包括入口302、喉部304、出口306和真空端口308。真 空端口308与分支进气导管74的上游部分流体连通。箭头310描绘通过吸气 器300和分支进气导管74的空气的一般流向。箭头312描绘通过进气导管的 空气的一般流向。应了解,吸气器300增加了通过分支进气导管74的空气流。 结果,更大量的进气可以流动至图1所示的气冷式废气门致动器116,从而增 加了从该致动器去除的热量。因此,进一步减少了废气门致动器热退化的可 能性。
图4示出图2中所示的气冷式废气门致动器116的详细视图。进气导管 64包括界定内部流道402的边界的外壳400。如图所示,气冷式废气门致动 器116被定位在进气导管64的内部内。具体地,在所描绘的示例中,气冷式 废气门致动器116被耦合到外壳400的内部。由此,外壳400至少部分包围 气冷式废气门致动器116。箭头404指示通过进气导管64的空气流的一般方 向。然而,应了解,所述空气流模式具有未经描绘的更高复杂度。如图所示, 进气被引导围绕废气门致动器116,从而冷却废气门致动器116。因此,废气 门致动器116接收进气导管64内的空气流。以此方式,减少了废气门致动器 热退化的可能性。
图5示出气冷式废气门致动器116的另一示例。图5所示的废气门致动 器116可以被包含在图1所示的涡轮增压器系统实施例中。空气冷却器废气 门致动器116包括空气冷却通道500。如图所示,空气冷却通道500与分支进 气导管74串联流体连通。在所描绘的示例中,空气冷却通道500延伸到气冷 式废气门致动器116中。因此,空气冷却通道500横向穿过气冷式废气门致 动器116。具体地,该空气冷却通道横跨气冷式废气门致动器116的长度。在 一些示例中,该空气冷却通道可以包括第一方向上的第一部分流动空气和相 反方向上的第二部分流动空气。然而,已预期其他的空气冷却通道配置。例 如,该空气冷却通道可以被耦合到气冷式废气门致动器116的外壳502并且 横向穿过所述外壳。
图6示出涡轮增压器系统的操作方法600。方法600可以通过上文关于图 1至图5所述的系统(例如控制系统和涡轮增压器系统)和组件实施,或者可 以通过其他合适的系统和组件实施。
在602处,该方法包括使进气从未增压的进气导管(例如图1所示的进 气导管64)流向分支进气导管(例如图1所示的分支进气导管74),所述分 支进气导管与所述未增压的进气导管并联流体连通。接下来在604处,该方 法包括使进气从该分支进气导管流入空气冷却通道(例如图5所示的空气冷 却通道500)中,所述空气冷却通道被包含在气冷式废气门致动器(例如图5 所示的气冷式废气门致动器116)中。
在606处,该方法包括使进气从空气冷却通道流回至分支进气导管中。 接下来在608处,该方法包括使进气从分支进气导管流回至未增压的进气导 管中。在一些示例中,进气可以在某一位置处从分支进气导管流回至未增压 的进气导管中,所述位置在进气从未增压的进气导管流向分支进气导管的位 置的下游。此外,在一些示例中,可以基于例如发动机的温度经由定位在分 支进气支导管中的阀门来调整流过分支进气导管的空气量。
应注意,在另外的实施例中,用于操作发动机的方法可以包括将增压进 气引导到废气门致动器主体的上方以冷却废气门致动器。增压空气可以经由 从压缩机下游通向压缩机上游(例如在压缩机旁路管线中)的分支导管被引 导至废气门致动器。该分支导管还可以被定位成从压缩机上游定位到压缩机 另一上游位置。废气门致动器可以由控制系统来控制并且从控制系统接收电 气致动信号。废气门致动器可以机械地耦合到涡轮增压器废气门,以在发动 机操作期间控制废气门的操作。
在某一示例中,被引导至分支进气导管中的废气门致动器的空气量可以 由定位在分支进气导管中的阀门来调整。该阀门可以由控制器基于工况来调 整。例如,排气温度可以由控制器估计,且分支进气导管中的阀门可以随着 排气温度的增加而增加,从而向废气门致动器提供充足的冷却。此外,发动 机操作可以基于被引导通过分支进气导管的空气流的量并且基于其温度来调 整。例如,可以与被引导通过分支进气导管的空气流的量和/或温度成比例地 向增压空气冷却器提供增加的冷却剂。作为另一示例,压缩机旁通阀操作可 以被调整成彼此成反比例地补偿通过分支进气导管的增加的空气流。
图7示出车辆50的另一示例。图7所示的车辆50包括与图1和图2所 示的车辆类似的多个组件。因此,相应地对类似部件进行标记。
在图7中示出了涡轮增压器系统54。涡轮增压器系统54另外包括电磁阀 700。电磁阀700可以经空气冷却以降低螺线管的温度并且改进阀门的操作。 在所描绘的示例中,电磁阀700被耦合到进气导管64。以此方式,电磁阀700 从位于压缩机58上游的进气导管64中接收冷却空气流。在其他示例中,电 磁阀700可以被耦合到分支导管(如图1所示的分支导管74)。应了解,分支 导管74从进气导管64分出。
继续参看图7,电磁阀700被耦合到废气门致动器116。具体地,电磁阀 700被配置为调整废气门致动器116的位置,并且具体地控制该废气门致动器 中的气压。箭头702指示废气门致动器116与电磁阀700之间的耦合。如图 所示,废气门致动器116经由气动管线120气动耦合到进气导管84。以此方 式,经过进气系统的空气流可以用于控制废气门致动器116。废气门致动器 116因此在所描绘的示例中是气动废气门致动器。然而,已预期其它类型的废 气门致动器。废气门致动器116可以被耦合到压力源或真空源。具体地,在 一个示例中,作用在该气动废气门致动器上的压力(且因此该致动器的冲程) 可以由电磁阀来调节。在一个示例中,电磁阀自身可以经由脉波宽度调变 (PWM)功率由诸如动力总成控制模块(PCM)等控制器来操作或调节。另 外,该电磁阀可以串联放置在从压力源到致动器的软管的管线中。此外,该 电磁阀可以是三通阀门。在一些示例中,该三通阀门可以包括:输入压力源 并且输入端可以连接到气动致动器或排放通道,该排放通道在压缩机入口处 返回到低压。PWM控制的电磁阀可以通过在两个位置中的任一位置花费更多 或更少的时间而在所述两个位置之间抖动,输送到所述气动致动器的压力可 以在零到最高入口压力的范围内变化。然而,在其他示例中,可以采用电动 废气门致动器,所述电动废气门致动器可以不耦合到压力源和/或不包括电磁 阀。
图8示出电磁阀700、进气导管64和废气门致动器116的详细视图。电 磁阀700与废气门致动器116间隔开。然而,在其他示例中,所述电磁阀和 所述废气门致动器可以集成在单个单元中。另外,所述电磁阀可以经由空气 软管耦合到所述废气门致动器。进气导管64包括具有外表面802的外壳800。 进气导管64还包括进气流(由箭头806指示)流过的内部部分804。电磁阀 700被配置为开始致动废气门致动器116,其由箭头850指示。如前面所论述, 废气门致动器116被耦合到废气门114,如图7所示,其由线条118指示。此 外,在某一示例中,废气门致动器116可以通过图1至图5中所示的技术进 行空气冷却,且因此接收来自进气导管的冷却空气。
电磁阀700包括电磁阀外壳808。如图所示,外壳808与进气导管64间 隔开。电磁阀外壳808至少部分包封内部组件部分810。内部组件部分810可 以包括围绕核心管814的线圈812。线圈812由一个矩形表示。然而,应了解, 线圈812可以包括具有多个线匝的电线。所述电线可以被配置为选择性地经 由图7所示的控制器150供给能量。箭头820代表图7所示的控制器150与 电磁阀700之间的电子耦合。
包括在电磁阀700中的散热片822被耦合到进气导管64。具体地,在所 描绘的示例中,散热片822与电磁阀外壳808和进气导管64的外表面802共 面接触。然而,已预期其他合适的耦合技术。散热片822可以采取多种形式。 在一个示例中,螺线管线圈可以围绕中空线轴缠绕并且经过调节的空气源可 以穿过其中心。在此类示例中,散热片可以处于螺线管主体的外部,以便延 伸到进气流中。另外,散热片还可以与线圈紧密接触。在又一个示例中,线 轴可以是金属的以具有提高的传导性。线轴可以具有端部凸缘以容纳线圈绕 组,并且凸缘可以作为凸片延伸以用于外部冷却。另外,线轴可以由基本上 呈圆筒形的金属片包围。冷却凸片可以从该圆筒开始延伸。在一些示例中, 散热片822可以向电磁阀700提供唯一的冷却。然而,在其他示例中,可以 使用另外的冷却系统、组件等以向电磁阀提供冷却。
应了解,当散热片822被包含在电磁阀700中时,热量被从电磁阀传递 至进气导管64,从而降低电磁阀的温度,改进电磁阀的操作并且减少电磁阀 中的过温条件的可能性。结果,提高了电磁阀的寿命。此外,在一些示例中, 进气导管可以被引导穿过电磁阀700的外壳808,以便向电磁阀提供冷却。所 述进气导管可以从进气导管64分支出来。
应注意,在本文中包含的示例性控制和估计程序可以与多种发动机和/或 车辆系统配置一起使用。本文中所描述的特定程序可以表示任意数目的处理 策略中的一个或多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此, 可以按所说明的顺序同时执行所说明的各种动作、操作或功能,或者在一些 情况下可以将它们省略。同样,为了获得本文中所描述的示例实施例的特征 和优势,该处理顺序并不是必需的,而是被提供为了便于说明和描述。取决 于所使用的特定策略,可以重复地执行一个或多个所说明的动作或功能。此 外,所描述的动作可以以图形方式表示将要编程到发动机控制系统中的计算 机可读存储媒体中的代码。
应了解,本文中所公开的配置和程序在本质上是示例性的,并且这些具 体实施例不应被视为具有限制含义,这是因为可能存在众多的变化形式。例 如,上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其他发动机类型中。 本实用新型的主题包括本文中所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能 和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。
所附权利要求书具体指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组 合。这些权利要求可能提及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类 权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的并入,既不必需也不排除两 个或两个以上此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和 子组合可以通过本实用新型的权利要求的修正或通过在此申请或相关申请中 的新权利要求的呈现来主张。此类权利要求,无论在范围上与原始权利要求 相比是更宽广的、更狭窄的、相同的还是不同的,都被视为包括在本实用新 型的主题内。