湍振升压下气动压缩机再循环阀系统的制作方法
【专利说明】湍振升压下气动压缩机再循环阀系统
[0001]相关申请
[0002]本申请要求递交于2013年6月13日的美国临时申请N0.61/834，750的权益，该申请的全文通过引用方式合并于此。
技术领域
[0003]本申请涉及压缩机再循环阀(“CRV”)，尤其涉及在控制涡轮增压器压缩机出口空气围绕压缩机再循环且返回压缩机入口从而最小化湍振的系统中的这种阀。
【背景技术】
[0004]普及型天然气的出现已经为路上车辆发动机的制造者采纳，他们正在使之前的柴油燃料发动机适于用天然气来运转。这需要一些改变，包括在进气流中添加节流阀。当节流阀快速闭合时，会引起一种称为湍振的状态。当涡轮增压器处于湍振状态时，它不再能够有效地压缩进气，但是仍从排气流中吸收动力。在节流阀闭合瞬间，这种压缩损耗导致涡轮增压器加速，同时降低了进入发动机的气流速度。在极短的时间内，可供涡轮增压器使用的排气动力急剧减少，使得涡轮增压器回降放缓，依次使得增加压缩压力。
[0005]这种不稳定的运转会多次振荡发生，导致车辆振动，并且导致发动机输出的扭矩变化。因此，对于在天然气动力式发动机中控制暂态节流阀闭合期间内涡轮增压器运转的改进的设计存在需求。
[0006]发明概述
[0007]在一个方面中，公开了一种发动机系统，其不通过外部控制系统来监控和启动如图4所示的CRV和/或如图1所示的CRV和闸阀就能够使得升压期间的湍振最小化。在公开的发动机系统中，CRV和/或闸阀纯粹地根据系统内的压力变化来运转，从而形成自复位的环。
[0008]在一个方面中，公开了一种发动机系统，其具有与CRV的气动控制室直接连接的节流阀抽吸装置。该发动机系统包括:压缩机，其与发动机耦合且向进气歧管供给空气；节流阀，其控制从压缩机向进气歧管供给空气；压缩机再循环阀(CRV)，其具有气动控制室；以及节流阀抽吸装置，其原动段与节流阀入口流体连通且其排放段与节流阀出口流体连通，其吸入口与CRV的气动控制室流体连通。发动机可以是天然气式发动机。
[0009]在操作中，在节流阀闭合时的升压下，通过节流阀抽吸装置产生增加的流，从而比不具有升压的稳态期间产生更大的吸入真空，这将压缩机再循环阀的气动控制室排空，从而打开压缩机再循环阀以允许压缩空气流经旁路。然后，当节流阀打开到预定的部分打开位置且通过节流阀抽吸装置的流减小到阈值时，压缩机再循环阀在其中的弹簧的力作用下而闭合。在具有升压的稳态下，空气流经节流阀，产生了压降，但几乎不产生吸入真空，这使CRV能够保持其阀部分处于闭合位置。
[0010]在另一方面中，公开了发动机系统，其可以包括:压缩机，其与发动机耦合且向进气歧管供给空气；节流阀，其控制从压缩机向进气歧管供给空气；真空储器；第一抽吸装置，其原动段与压缩机下游流体连通且其排放段与压缩机上游流体连通，吸入口与真空储器流体连通；压缩机再循环阀，其具有气动控制室；闸阀，其控制压缩机再循环阀的气动控制室与下游空气和真空储器的流体连通；以及第二抽吸装置，其原动段与节流阀入口流体连通，其排放段与节流阀出口流体连通。第二抽吸装置的吸入口与闸阀的气动控制室流体连通。
[0011]在节流阀打开时的升压下，第一抽吸装置将真空储器排空，通过第二抽吸装置的流最少，从而允许来自压缩机的压缩空气流经吸入口而进入闸阀的气动控制室，这将闸阀移动或保持在第一打开位置，将压缩机再循环旁通阀的气动控制室置于与来自压缩机的压缩空气流体连通，由此闭合压缩机再循环阀或者保持压缩机再循环阀的闭合位置。然后，当节流阀在升压下闭合时，第二抽吸装置排空闸阀的气动控制室，这将闸阀从第一打开位置切换到第二打开位置，将压缩机再循环旁通阀的气动控制室置于与真空储器流体连通，从而响应于真空储器压力而打开压缩机再循环阀。
【附图说明】
[0012]图1是包括升压感测的压缩机再循环阀(CRV)的系统配置示意图。
[0013]图2是横向于通过闸构件的导管纵轴线截取的弹扣式执行器闸阀的剖视图，阀处于与第一导管对准的第一打开位置。
[0014]图3是图2的弹扣式执行器闸阀的剖视图，阀处于与第二导管对准的第二打开位置。
[0015]图4是包括升压感测CRV的系统配置的另一实施例的示意图。
[0016]发明详述
[0017]下面的详细描述将图示说明本发明的一般原理，其示例另外在附图中进行了图示。在附图中，相同的附图标记指示相同或功能上相似的元件。
[0018]如本文所使用的，“流体”表示任何液体、悬浮液、胶体、气体、等离子体或其组合。
[0019]图1图示出发动机系统的至少一部分，发动机系统整体指示为附图标记10，例如，天然气发动机系统，具有由发动机系统内的独特的部件组件来控制的CRV 12。发动机系统10包括与发动机歧管22流体连通的压缩机20，压缩机20具有节流阀控件24，节流阀控件24布置在歧管22与压缩机20之间的流体流中。在升压装置为涡轮增压器的实施例中，压缩机20可以与发动机系统10的发动机排气装置中的涡轮机(未示出)耦合且由该涡轮机来驱动。操作CRV 12的组件包括第一抽吸装置14、真空储器16、真空限制阀18、闸阀19以及第二抽吸装置74，其中闸阀19控制压缩机20与CRV 12之间的流体连通以及真空储器16与CRV 12之间的流体连通。系统10包括导管76，导管76将闸阀19内的控制室与靠近第二抽吸装置74的吸入口 75的流体流连接。任选地，系统10还可以包括与闸阀19的执行器部分流体连通的流体线路52。系统10还可以包括一个或多个阀，诸如但不限于止回阀30。导管不应解释为是指任何特定类型的材料或连接，而是应当理解成包含管道、软管、管子等，无论是刚性的还是柔性的。
[0020]CRV可以为但不限于在通过引用方式以其全文合并于此、递交于2013年6月19日、共同转让的美国专利申请N0.13/921,473中公开的构造，但是可能不需要位置感测或螺线管，仅能够操作以便打开或闭合。在一个实施例中，CRV 12可以具有气动控制室以及构造类似于图2和图3中的弹簧(未示出)，但是可以包括闸阀、提升阀、蝶形阀或用来打开和关闭旁路66的其他已知的阀构造。在图1中，CRV 12包括入口 62和出口 64，当CRV 12的阀部分处于打开位置时，入口 62和出口 64彼此流体连通，这允许压缩空气流经旁路66返回压缩机20的上游侧。通过弹簧和从气动控制室引入或去除的压力来控制CRV 12的阀部分的移动。气动控制室的控制口 13与来自压缩机的下游空气流体连通且与真空储器16流体连通。然而，这两个流体连通由闸阀19来控制。
[0021]闸阀19包括气动控制室103 (参见图2和图3)，其具有通过导管76连接到第二抽吸装置74的吸入口 75以便实现它们之间的流体连通的控制口 42(图1)。第二抽吸装置74连接到该系统中，使得其原动口(M)与通到节流阀控件24的入口上游的流体流流体连通、且其排气口(D)与节流阀控件24的通往歧管22的出口下游的流体流流体连通。导管76可以称为节流阀位置“感测”线路，因为由第二抽吸装置74产生的真空随着流体流经节流阀24，尤其是当节流阀闭合且流体通过第二抽吸装置74转向时，响应于压降而变化。压降和节流阀闭合由第二抽吸装置来“感测”且自动地作用于闸阀19，使其从第一打开位置140 (图2)切换到第二打开位置142 (图3)。当通过第二抽吸装置的气流充足时，真空压力通过吸入口抽入流体。此处，所产生的真空压力取决于节流阀的压降。
[0022]再次参考图1，闸阀19的闸部分19’包括从其延伸出的第一入口 46以及从其延伸出的第一出口 48，第一入口 46和第一出口 48沿相反的方向且对准以便彼此流体连通。它们之间的流体连通是通过闸阀19来控制的。闸阀19包括能够移动以允许流体从第一入口46流到第二出口 48的闸机构。这可以包括:将闸机构中的图2所示的通道129与第一入口 46对准，或者移动闸机构，使得其不阻挡或阻碍第一入口 46。闸部分19’还包括从其延伸出的第二入口 40和从其延伸出的第二出口 50，第