专利名称：涡轮增压器egr模块的制作方法
技术领域：
本技术领域总体上涉及包括用于内燃发动机、具有排气再循环阀的涡轮增压器的多种产品。背景联邦和州立法要求控制车辆废气排放物。氮氧化物(NOx)是必须受到控制的排气排放物之一。在较高的燃烧温度下将发生NOx的形成。已经开发出一种减少过量氧气和燃烧温度以来控制NOx排放物的系统,该系统称作排气再循环系统(exhaust gasrecirculation system)。排气中的一部分被再循环回到进气装置,在此它将与进入的空气相组合从而减少总空气混合物中的过量的氧气含量。当这种混合物在汽缸中被压缩且被点燃时，结果是由于减少的氧气含量和较低的燃烧温度导致NOx的减少。
图1示出了这一系统的示意图。传统的系统由“高压”EGR回路构成，如此命名是因为该EGR回路在发动机与涡轮增压器7之间的高压侧工作。这种EGR回路由一个排气再循环(EGR)阀I构成，该排气再循环阀控制着排气到进气歧管2的流动。图1中所示的EGR阀定位在排气冷却器5之后(冷侧)，但它也可以定位在该冷却器之前(热侧)。随着EGR阀的打开和关闭，将增加或者减少排气到该进气歧管的流动速度。一般还具有:一个节流阀6，用来控制进气歧管中的空气流和压力；和一个排气冷却器5，用来降低再循环排气的温度；以及一个冷却器旁通阀4，用来在确定的运行条件下使排气绕过冷却器。为了进一步减少NOx并提高车辆燃油的经济性，最近开发的发动机系统可以在排气涡轮机之后并且在进气压缩机之前增加一个在涡轮增压器的低压侧运行和额外的“低压"EGR回路。这一系统包括另一个EGR阀10以来控制到空气进气装置的排气的流动速度，以及一个排气节流阀11以来控制驱动排气流所需的排气背压。这个EGR回路还可包括一个柴油机氧化催化器(DOC)和一个柴油机微粒滤清器(DPF) 9，以及一个额外的排气冷却器12。低压回路排气具有在到达发动机之前穿过空气充气冷却器8的额外优点。类似于高压回路，该低压回路阀可放置在该排气冷却器之前(热侧)或之后(冷侧)。EGR阀可以由液压的、气动的或电动的装置致动。气动致动的阀门取决于车辆上的压力或真空的可获得性，而这可能是不可取的要求。它们还需要一种电动控制气压源的装置，以允许该系统的总的电动控制。使用一个电动真空调节器或压力调节器来提供这种控制。操作力是在选择用于该EGR阀的致动器类型的选择指标中所使用的另一个因素。越高的流动速度就要求具有更大面积以及更高操作力的更大的阀门。排气歧管与进气歧管之间的压力差越低，就要求越大的阀门，以实现期望的流动速度。排气中的污物可积聚在这些阀部件上并且如果不能获得足够的操作力会使它们粘滞或运动受到限制。最适合于特定应用的阀门技术类型是至少部分地由所需的EGR流动速度来驱动的。单个的提升阀是非常适合于一般发动机应用的，这是因为关闭该阀门时通过该阀的气体泄漏较低。因为所需的操作力一般随阀门的尺寸增加，在中等大小的发动机中为了更高的EGR流动速度经常选用双重提升阀(两个提升阀在同一轴上)，一个双重提升阀增加了提升阀的流动容量同时平衡和减小所需的操作力。对于大型发动机应用中的非常高的EGR流动速度而言，在此提升阀或双重提升阀必须非常大(直径大于32_)，节流阀(或蝶阀)可能成为有吸引力的方案。节流阀对于“低压回路”EGR系统同样是可能有吸引力的方案，这是由于关闭该阀门时较小差别的阀压以及随后对于气体泄漏的不太严格的要求。当与提升阀相比时:1)节流阀是一般不能实现提升阀的较低的泄漏速度，然而这对于非常大型的发动机而言一般是不太重要的。2)节流阀本质上是平衡的，从而对非常大的阀门而言导致了较小的操作力。3)节流阀由于其固有的高流动效率，其在更小直径的阀门的情况下一般可以实现相似的EGR流动速度。控制高温流体的流动的EGR阀以及其他阀可以具有多个对高温敏感的部件。这些部件可以包括:致动器、杆密封件、轴承、位置传感器以及塑料模制的零件。典型的致动器可以包括:气动装置、线性螺线管、扭矩电动机、步进电机以及直流电动机。在高温下进行操作时可能需要额外的措施(如，液体冷却、热屏蔽、远程安装或使用昂贵的材料)来实现适合的耐久性。选择实施方式的概述一种实施方式包括一种产品，该产品包括一个涡轮增压器，该涡轮增压器包括扭转地连接到一个压缩机上的一个涡轮机以及固定到涡轮机壳体上的一个压缩机壳体。一个排气再循环阀安装在该压缩机壳体或涡轮机壳体中的至少一者上。本发明的其他示例性实施例将从以下提供的详细说明中变得清楚。应理解这些详细说明以及具体实例在披露了本发明的示例性实施例的同时，仅旨在用于说明的目的而非旨在限制本发明的范围。附图的简要说明图1是利用涡轮增压器的现有技术EGR系统的广义示意图。图2是利用根据一个实施例的涡轮增压器的EGR系统的广义示意图。图3是根据一个实施例的一个涡轮增压器和多个EGR阀的透视分解图。图4是利用涡轮增压器的另一个现有技术EGR系统的广义示意图。优选实施方式的详细说明一个实施例包括一个或多个EGR阀与涡轮增压器的整合。发动机系统体系内的这些EGR阀的布置可以选择为使得用于高压EGR阀I的排气入口与到涡轮增压器7的涡轮机的入口的接点相符，并且使低压EGR阀10的出口与到涡轮增压器7的压缩机的入口的接点相符。以此方式对该系统进行配置允许将一个或多个EGR阀整合在封装的涡轮增压器组件中的可能性。图2中示出了一种带有根据一个实施例的一个涡轮增压器EGR模块的系统的示意图。这种模块概念可进一步延伸成具有在如图4所展示的现有技术系统的低压排气与到压缩机入口之间的接点处整合EGR冷却器旁通阀4、和/或一个低压进气阀13、和/或一个气体混合器/扩散器14的可能性。在图3中用图示出了另一个实施例，在该实施例中一个节流式低压回路EGR阀整合到涡轮增压器压缩机的入口处，和/或一个提升式高压EGR阀整合到涡轮增压器涡轮机的入口处。大量实施例是处于本发明的范围之内，包括但不限于以下实施例。实施例1可以包括一种产品，该产品包括:一个涡轮增压器，该涡轮增压器包括:扭转地连接到一个压缩机上的一个涡轮机，一个用于所述涡轮机的壳体，一个相对于所述涡轮机壳体固定、用于所述压缩机的壳体；以及安装在所述涡轮机壳体或所述压缩机壳体中的至少一者上的一个排气再循环阀。实施例2可以包括如实施例中I所述的产品，其中在所述涡轮机壳体和所述压缩机壳体上都安装有一个排气再循环阀。实施例3可以包括如实施例1至2中任一项所述的产品，其中在所述涡轮机壳体上安装了 一个高压排气再循环阀。实施例4可以包括如实施例1至3中任一项所述的产品，其中所述排气再循环阀是一种提升式阀。实施例5可以包括如实施例1至4中任一项所述的产品，其中所述排气再循环阀是用水冷却的。实施例6可以包括如实施例1至5中任一项所述的产品，其中所述排气再循环阀具有一个直流电动机驱动器。实施例7可以包括如实施例1至6中任一项所述的产品，该产品进一步包括安装到所述涡轮机壳体上的一个冷却器旁通阀。实施例8可以包括如实施例1至7中任一项所述的产品，其中在所述压缩机壳体上安装有一个低压排气再循环阀。实施例9可以包括如实施例1至8中任一项所述的产品，其中所述排气再循环阀具有一个直流电动机驱动器。实施例10可以包括如实施例1至9中任一项所述的产品，其中所述排气再循环阀是一种节流式阀。实施例11可以包括如实施例1至10中任一项所述的产品，该产品进一步包括安装在所述压缩机壳体与所述排气再循环阀之间的一个排气混合单元。实施例12可以包括如实施例1至11中任一项所述的产品，该产品进一步包括安装到所述压缩机壳体上的一个进气阀。实施方案13可以包括一种产品，该产品包括:一个涡轮增压器，该涡轮增压器包括:扭转地连接到一个压缩机上的一个涡轮机，一个用于所述涡轮机的壳体，一个相对于所述涡轮机壳体固定、用于所述压缩机的壳体，以及一个安装在所述涡轮机壳体上的水冷式直流电动机驱动排气再循环提升阀；以及一个安装在所述压缩机壳体上的直流电动机驱动排气再循环节流阀。本发明的说明在本质上仅仅是示例性的(说明性的)，因此，不背离本发明精髓的多种变体是旨在处于本发明的范围之内。这类变体不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种产品,包括: 一个涡轮增压器，该涡轮增压器包括:扭转地连接到一个压缩机上的一个涡轮机， 一个用于所述涡轮机的壳体， 一个相对于所述涡轮机壳体固定、用于所述压缩机的壳体；以及一个排气再循环阀，该排气再循环阀安装在所述涡轮机壳体或所述压缩机壳体中的至少一者上。
2.如权利要求1所述的产品，其中在所述涡轮机壳体和所述压缩机壳体上都安装有一个排气再循环阀。
3.如权利要求1所述的产品，其中在所述涡轮机壳体上安装有一个高压排气再循环阀。
4.如权利要求3所述的产品，其中所述排气再循环阀是一种提升式阀。
5.如权利要求3所述的产品，其中所述排气再循环阀是用水冷却的。
6.如权利要求3所述的产品，其中所述排气再循环阀具有一个直流电动机驱动器。
7.如权利要求3所述的产品，该产品进一步包括安装到所述涡轮机壳体上的一个冷却器旁通阀。
8.如权利要求1所述的产品，其中在所述压缩机壳体上安装有一个低压排气再循环阀。
9.如权利要求8所述的产品，其中所述排气再循环阀具有一个直流电动机驱动器。
10.如权利要求1所述的产品，其中所述排气再循环阀是一种节流式阀。
11.如权利要求8所述的产品，该产品进一步包括安装在所述压缩机壳体与所述排气再循环阀之间的一个排气混合单元。
12.如权利要求8所述的产品，该产品进一步包括安装到所述压缩机壳体上的一个进气阀。
13.—种产品,包括: 一个涡轮增压器，该涡轮增压器包括:扭转地连接到一个压缩机上的一个涡轮机，一个用于所述涡轮机的壳体，一个相对于所述涡轮机壳体固定、用于所述压缩机的壳体，以及 一个安装在所述涡轮机壳体上的水冷式直流电动机驱动排气再循环提升阀；以及 一个安装在所述压缩机壳体上的直流电动机驱动排气再循环节流阀。
全文摘要
一种产品，包括扭转地连接到一个压缩机上的一个涡轮机，一个用于所述涡轮机的壳体，一个相对于所述涡轮机壳体固定、用于所述压缩机的壳体，以及安装在所述涡轮机壳体或所述压缩机壳体中的至少一者上的一个排气再循环阀。
文档编号F01D25/24GK103154468SQ201180047793
公开日2013年6月12日 申请日期2011年10月13日 优先权日2010年10月18日
发明者R·D·基弗沃 申请人:博格华纳公司