蝶形旁通阀和包含它的节流损耗回收系统的制作方法
【专利摘要】蝶形旁通阀包括壳体，其限定出在其中具有可枢转节流板的旁通流道。处于关闭位置的节流板的外边缘与壳体的密封部分密封接合，使得节流板限制流体流穿过旁通流道。节流板可枢转至打开位置，以允许流体流穿过旁通流道。壳体中的端口允许流体的穿过旁通流道的部分在节流板枢转至打开位置时被移除。节流板可发生朝打开位置枢转预定量，以便允许流穿过端口，同时维持节流板的边缘与密封部分基本上密封接合，以便基本上阻止流穿过旁路通道。
【专利说明】蝶形旁通阀和包含它的节流损耗回收系统
【技术领域】
[0001]本申请总体上涉及用于内燃发动机的节流损耗回收系统，并且更具体地涉及在这类系统中以及其它应用中有用的蝶形旁通阀。
【背景技术】
[0002]火花点火发动机以及一些柴油发动机的动力输出一般由节流板或蝶形阀控制，所述节流板或蝶形阀的位置由加速器踏板或类似物的设定控制。随着节流板移动而使用于进气的流道变窄，空气流量降低，其降低来自发动机的扭矩和动力输出，并且相应地空气在到达发动机进气歧管之前被膨胀(即，损失压力)。进气的这种节流导致整体发动机效率损失，因为实际上发动机必须更加努力地工作以牵引空气穿过受到限制的节流阀。
[0003]因此，节流损耗回收(TLR)系统，一般为涡轮发电机系统，已经被开发出，其寻求调节进气流，同时回收节流进程中的一部分能量损耗。在至少一部分发动机操作条件中，去往发动机进气歧管的空气首先穿过涡轮，其膨胀空气并驱动发电机。因此，涡轮在这类条件中作为节流阀起作用。然而，这些现有系统常常不能满意地解决可控性的问题，特别是如何确保进入进气歧管的总空气流量以适当方式响应于驾驶员需求的动力(即，加速器踏板位置)。
【发明内容】
[0004]解决可控性问题是特别困难的，因为需要在一些发动机操作条件(例如，大开节流阀或W0T)中减活TLR系统的涡轮，而对于另一些条件要激活它。这需要某种类型的阀系统来对于一些操作条件在进气被输送至进气歧管之前将进气选择性地传递至涡轮，并在另一些操作条件时使空气绕过涡轮并直接前进至进气歧管。为使问题进一步复杂化，在再一些操作条件中，希望的是使总空气流的一部分穿过涡轮，而其余部分绕过涡轮。因此，可控性不是无关紧要的问题。
[0005]对于可控性的一个可能途径是提供一对平行的阀，一个调节涡轮空气流而另一个调节旁通空气流。另一途径是提供一对串联的阀，一个控制空气流如何在涡轮与旁路通道之间分配，而另一个控制总空气流。双阀途径的缺点是高复杂性和成本，以及协调两个阀以便提供所需的节流对加速器踏板位置特性的难度。
[0006]本公开描述了一种蝶形旁通阀，其能够提供上述双阀系统所提供的功能，但是能够以更容易的可控方式来为之。所公开的阀还比双阀系统更简单和更小(因此更容易封装在发动机室中)，并且预期比双阀系统更可靠和更便宜。
[0007]在一个实施例中，根据本公开的蝶形旁通阀包括:壳体，其限定出从其中穿过的旁通(或主)流道；和节流板，其设置在旁通流道中，所述节流板围绕枢转轴线可枢转，所述枢转轴线取向为横切于穿过旁通流道的流动方向。当节流板处于关闭位置时，节流板的外周缘与壳体的内表面的密封部分基本上密封接合，使得节流板基本上限制流体流穿过旁通流道。节流板可枢转至打开位置，其中节流板的部分边缘与内表面间隔开，以允许流体流穿过旁通流道。
[0008]穿过壳体限定出端口，以允许流体的穿过旁通流道的部分穿过端口被移除。当节流板处于关闭位置时，节流板的边缘限制流体流进入端口中。当节流板枢转至打开位置时，端口被解除覆盖，以允许流体流进入端口中。
[0009]所述壳体的内表面的与所述节流板的边缘基本上密封接合的所述密封部分被构造成允许所述节流板朝所述打开位置枢转预定量，同时维持所述节流板的边缘与所述密封部分基本上密封接合，以便限制穿过所述旁通流道的流体流。所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板从所述关闭位置朝所述打开位置枢转时，所述节流板开始逐渐解除覆盖所述端口的第一部分，以允许流体流从其中穿过，同时所述节流板的边缘仍然与所述密封部分基本上密封接合，从而限制流体流穿过所述旁通流道。
[0010]在一优选实施例中，整个端口处于密封部分内。
[0011]因此，节流板调节穿过旁通流道的流量以及穿过端口的流量，因此调节穿过阀的总流量。在旁通流道仍然关闭时，穿过端口的流动开始发生。在一优选实施例中，所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板完全解除覆盖所述端口之前，所述节流板开始允许流穿过所述旁通流道。
[0012]阀有利于各种应用，特别是有利于用于内燃发动机的节流损耗回收系统，其包括连接至发电机的涡轮。阀设置成与TLR系统的涡轮平行，使得通过调节阀的节流板的位置，去往发动机的总空气流可在涡轮与阀的旁通流道之间以各种方式分配。阀的端口连接至涡轮入口。因此，在节流板开始从关闭位置朝打开位置移动时，端口开始打开以允许流穿过涡轮。通过控制节流板位置来调节穿过涡轮的流量，并且涡轮作为节流阀起作用以使空气膨胀。发电机被驱动以生成电力，从而回收要不然已经在节流进程中损失的能量的一部分。
[0013]在节流板进一步朝打开位置移动时，端口进一步打开以增加用于涡轮空气流的可获得流通面积，并且随着节流板的边缘离开壳体的密封部分并且节流板的部分边缘变得与壳体的内表面间隔开，旁通流道开始打开。如指出的，优选地，旁通流道在端口完全打开之前开始打开。该配置已经被发现会提供密切模仿常规节流阀的总流量对节流板位置特性的总流量对节流板位置特性。因此，能以类似于常规节流阀的方式控制蝶形旁通阀。
[0014]能以各种方式构造壳体的密封部分。对于圆形的节流板而言，密封部分可为球面(即，对应于在节流板的边缘在板枢转时沿着弧形扫过的轮廓)。应该意识到的是:可以使用非圆形节流板，并且在该情况下，密封部分将具有由节流板的非圆形边缘扫出的形状。
[0015]在一个实施例中，所述端口的第一部分(即，在节流板打开时首先被解除覆盖的部分)沿所述节流板的边缘的移动方向变宽。第一部分可具有例如“尖锐”的形状。这导致端口流通面积随着节流板角度增加而逐渐增加，其改善阀的可控性。
[0016]所述端口的第一部分可过渡到所述端口的第二部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向具有大体恒定的宽度。所述端口的第二部分可过渡到所述端口的第三和最终部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向变窄。以这种方式配置端口提供以下过程的平稳过渡:从关闭到部分打开(由端口的加宽的第一部分控制)，从部分打开到进一步打开(由大体恒定宽度的第二部分控制)，以及从进一步打开到完全打开(由变窄的第三部分控制)。
[0017]所述壳体可进一步包括返回通道，其与所述端口间隔开，并延伸到所述旁通流道中，通过所述返回通道，从所述旁通流道经由所述端口移除的流体返回到所述旁通流道。因此，当旁通阀被包含到TLR系统中时，已通过旁通流道、排出端口并穿过涡轮的空气经由返回通道返回到旁通流道。该返回的空气与绕过涡轮(即，节流板未关闭时)的任何空气结合，并且组合的空气流被供应至发动机的进气歧管。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]在已经如此概括地描述了实施例的情况下，现在将参看附图，所述附图并不一定按比例进行绘制，并且附图中:
图1示出了处于第一位置的流量控制组件的一个实施例的截面图，在所述第一位置，流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管和流体膨胀导管；
图2示出了处于第二位置的图1所示流量控制组件的实施例的截面图，在所述第二位置，流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管，并且至少部分地解除阻挡流体膨胀导管的入口，以由此允许相对较少量的流体流穿过流体膨胀导管；
图3示出了处于第二位置的图1所示流量控制组件的实施例的截面图，在所述第二位置，流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管，并且至少部分地解除阻挡流体膨胀导管的入口，以由此允许相对较大量的流体流穿过流体膨胀导管；
图4示出了处于第三位置的图1所示流量控制组件的实施例的截面图，在所述第三位置，流量控制阀至少部分地解除阻挡流体导管，以由此允许流体流穿过流体导管，而不必穿过流体膨胀导管；
图5示出了包括图1所示流量控制组件的用于控制去往内燃发动机的流体流的系统的示意图；
图6示出了处于第一位置的流量控制组件的第二实施例的截面图，在所述第一位置，流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管和流体膨胀导管；
图7示出了处于第二位置的图6所示流量控制组件的第二实施例的截面图，在所述第二位置，流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管，并且至少部分地解除阻挡流体膨胀导管的出口，以由此允许相对较少量的流体流穿过流体膨胀导管；
图8示出了处于第二位置的图6所示流量控制组件的第二实施例的截面图，在所述第二位置，流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管，并且至少部分地解除阻挡流体膨胀导管的出口，以由此允许相对较大量的流体流穿过流体膨胀导管；
图9示出了处于第三位置的图6所示流量控制组件的第二实施例的截面图，在所述第三位置，流量控制阀至少部分地解除阻挡流体导管，以由此允许流体流穿过流体导管，而不必穿过流体膨胀导管；
图10示意性地示出了处于空转、低功率/巡航、和高功率(旁通)模式的蝶形板；
图11示出了孔形轮廓和端口形状如何允许调整阀的流动特性；
图12示出了旁通端口如何成形为随着节流板移动而逐渐打开；
图13是阀壳体的剖切侧视图，示出了端口形状；
图14示出了一个实施例中的端口面积对节流阀角度；
图15示出了球面(用于圆形节流板)依据一个实施例如何开始允许在13度板旋转之后直接流动穿过阀，所述13度是旁通端口完全打开之前的数度；
图16示出了典型的椭圆形端口构造与依据本发明一实施例的端口构造之间就质量流量对节流板角度而言的性能比较；并且
图17和18示出了流量台架试验的结果。
【具体实施方式】
[0019]现在将在下面参考附图更全面地描述用于控制流体的流动的设备和方法，附图中示出了一些但并非所有实施例。实际上，本改进可以以许多不同的形式来体现，并且不应该被解释为局限于本文所给出的实施例；相反，这些实施例被提供来使得本公开将满足可适用的法律要求。全文中相似的附图标记表示相似的元件。
[0020]参考图1，示出了一实施例的流量控制组件10的截面图。流量控制组件10可以包括流体导管12，其被构造成接收流体流14。在一示例性实施例中，流体可以包括空气，其被供应至发动机，如将在下面相对于系统实施例描述的。流量控制阀16定位在流体导管12中。流量控制组件10进一步包括流体膨胀导管18。流体膨胀导管18包括入口 20 (见图2-4)，其可以至少部分地由流体导管12限定出，并且被构造成选择性地接收来自流体导管的流体流14。此外，流体膨胀导管18的出口 22在流量控制阀16的下游与流体导管12处于流体连通。如本文中所使用的“下游”是指这样的位置，其就流量控制组件10操作期间流体的正常流动而言，一般超过所提及的物件。相反地，如本文中所使用的“上游”可以指这样的位置，其就流量控制组件10操作期间流体的正常流动而言，一般在所提及的物件之
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[0021]流量控制组件10进一步包括处于流体膨胀导管18中的旋转流体膨胀器24，其被构造成在流体被供应到此时使流体膨胀并由此旋转。因此，应该明白的是:流体膨胀导管18并非必须本身使流体膨胀，而流体膨胀导管被如此命名，是因为它含有旋转流体膨胀器24，其使流体膨胀。旋转流体膨胀器24可以包括安装在轴28上的涡轮26，所述轴28允许旋转流体膨胀器旋转。轴28进而可以联接至发电机30，其被构造成在旋转流体膨胀器24旋转时产生电能。然而，许多替代装置可以联接至旋转流体膨胀器24。例如，在另一些实施例中，轴28可以联接至压缩器以便生成加压空气流，或者轴可以联接至带轮，其于是驱动附属物件。如本领域的技术人员将明白的，各种其它替代装置可以联接至旋转流体膨胀器24。
[0022]此外，流体膨胀导管18可以包括涡室32，其大致环绕旋转流体膨胀器24，并将流体流供应到此。此外，如所示的，在一些实施例中，流体导管12和流体膨胀导管18可以由一体化的壳体34限定出。因此，在一些实施例中，旋转流体膨胀器24和发电机30也可以被保持在一体化的壳体34内。相应地,整个流量控制组件10可以包括相对较紧凑的形态。
[0023]此外，在一些实施例中，流体膨胀导管18可以包括替代或附加特征，其被构造成向旋转流体膨胀器24提供流体流14。在这点上，在一些实施例中，流量控制组件10可以代替以上描述的涡室32或加上以上描述的涡室32包括叶片和/或喷嘴。在一些实施例中，叶片可以包括可变叶片，并且/或者喷嘴可以包括可变喷嘴，因此流体流14可以通过调节可变叶片和/或可变喷嘴而受到控制，由此调节去往旋转流体膨胀器24的流体流。除了控制穿过流体膨胀导管18的流体流14之外，可变机构还可以允许以旋转流体膨胀器24更有效地取得电力。相应地，流体膨胀导管18和旋转流体膨胀器24的几何结构在各种实施例中可以不同。
[0024]流量控制阀16可配置在多个位置之间。例如，在一些实施例中，流量控制阀16可以包括蝶形阀，比如在流量控制阀包括节流板36时。此外，流量控制阀16可以包括阀调节机构，比如电动机或节流拉索，其被构造成通过调节节流板36的位置来控制流量控制阀。具体地，可以通过使轴38旋转来控制流量控制阀16，节流板36围绕轴38的纵向轴线联接至轴38。在一些实施例中，流量控制组件10可以进一步包括阀位置传感器，其被构造成检测流量控制阀的位置。例如，在一些实施例中，节流位置传感器可以连接至轴38。因此，节流位置传感器可以用于提供关于节流板36的位置的反馈，以便流量控制阀16的位置可以被调节至所需位置。
[0025]图1示出了流量控制阀16被配置到第一位置时的流量控制组件10，在所述第一位置，流量控制阀基本上阻挡穿过流体导管12和流体膨胀导管18的流体流14。如下面将描述的，在一些实施例中，流量控制组件10可以用于节制去往发动机的空气流。相应地，流量控制阀16可以在一些实施例中被构造为基本上阻挡流体流14，同时允许少量的流体流穿过流量控制组件10，以便允许发动机空转。
[0026]图2和3示出了流量控制阀16被配置到第二位置时的流量控制组件10，在所述第二位置，流量控制阀基本上阻挡穿过流体导管12的流体流14，并且至少部分地解除阻挡流体膨胀导管18的入口 20，以由此允许流体流14a、14b穿过流体膨胀导管。在图2中，流量控制阀16通过围绕轴38顺时针旋转节流板36而只略微地从第一位置过渡至第二位置，因此相对较少量的流体流14a被允许穿过流体膨胀导管18。然而，如所示，流量控制组件10基本上阻挡流体流经过流量控制阀16穿过流体导管12。在本文所示的实施例中，这是通过在节流板36与流量控制阀16位于其中的流体导管12之间形成紧密配合来实现的。特别地，在所示实施例中，流体导管12包括密封壁40，其在流量控制阀16处于第一位置时，基本上与节流板36接合。为了适应节流板36围绕轴38的旋转，密封壁40限定出弯曲轮廓，其半径基本上与节流板相同，由此使得节流板在其旋转至第二位置时与密封壁维持紧密配口 ο
[0027]然而，如所示，去往流体膨胀导管18的入口 20也至少部分地由流体导管12限定出。具体地，入口 20包括处于密封壁40中的孔，在此节流板36在流量控制阀16处于第二位置时脱离与流体导管12接触。因此，相对较少量的流体流14a被允许穿过入口 20去往流体膨胀导管18。在行进穿过入口 20之后，流体可以进入涡室32，其由此将流体供给至旋转流体膨胀器24的涡轮26。因此，流体被涡轮26膨胀，从而使涡轮旋转轴28，其允许发电机30由此生成电流。随着流体流离开涡轮26，它被引导至流体膨胀导管18的出口 22。如所示，在一些实施例中，流体膨胀导管的出口 22在流量控制阀16的下游连接至流体导管12，使得出口在流量控制阀的下游与流体导管处于流体连通。因此，当流量控制阀处于第二位置时，流体膨胀导管18作为绕过流量控制阀16的旁路而起作用。
[0028]相应地，如以上描述的，当流量控制阀16处于第二位置时，旋转流体膨胀器24可以使用发电机30生成电力。此外，当流量控制阀处于第二位置时，可以调节流量控制阀16，以允许不同程度的流体流穿过流量控制组件10。例如，图2示出了这样的流量控制阀16，这时它刚进入第二位置，从而流体膨胀导管18的入口 20只有一相对较小的部分被解除阻挡，而图3示出了这样的流量控制阀16，这时它已在第二位置内进一步打开。具体地，图3示出了这样的流量控制阀16，其中节流板36在第二位置内旋转至这样一点，这时去往流体膨胀导管18的入口 20基本上被完全解除阻挡。相应地，通过在第二位置内调节流量控制阀16，可以将穿过流量控制组件10的流体流调节至所需水平。因此，例如，比起由图2中示出的构造允许的相对较少量的流体流14a，图3中的流量控制阀16的配置可以允许相对较大量的流体流14b穿过流体膨胀导管18。此外，流量控制阀16的第二位置，如图2和3中所示，引导基本上所有的流体流14穿过流体膨胀导管18。相应地，可以实现所需量的流体流，而同时使用旋转流体膨胀器24经由发电机30生成电力。
[0029]然而，在一些情况下，可能需要穿过流量控制组件10的附加流体流。相应地，如图4中所示，流量控制阀16可以是可配置到第三位置的，其中流量控制阀至少部分地解除阻挡流体导管12，以由此允许流体流14穿过流体导管，而不必穿过流体膨胀导管18。在第三位置，节流板36如所示那样顺时针旋转超过去往流体膨胀导管18的入口 20，并脱离与密封壁40接触。这允许流体流14c经由流体导管12直接穿过流量控制阀16，而不行进穿过流体膨胀导管18。然而，在一些实施例中，由于去往流体膨胀导管的入口 20保持解除阻挡，在一些情况下，旁通流体流14d仍然可以行进穿过流体膨胀导管18。因此，通过旋转节流板36使得它基本上平行于流体流14，流量控制阀16在流量控制阀处于第三位置时可以允许最大流量穿过流量控制组件10。
[0030]如图5示意性地示出的，还提供了用于控制流体流的系统100。系统100可以包括流量控制组件10，其包括流体导管12，其被构造成接收流体流14，比如从进气口，其在一些实施例中可以包括空气过滤器。此外，流量控制阀16处于流体导管中。此外，流体膨胀导管18包括入口 20 (见图2-4)，其至少部分地由流体导管12限定出，并且被构造成选择性地接收来自流体导管的流体流。此外，流体膨胀导管18的出口 22在流量控制阀16的下游与流体导管12处于流体连通。流量控制组件10还包括处于流体膨胀导管18中的旋转流体膨胀器24，其中旋转流体膨胀器被构造成使流体膨胀从而旋转。如以上所描述的，流量控制阀16可以是可配置在多个位置之间，包括如所示的第一位置，其中流量控制阀基本上阻挡穿过流体导管12和流体膨胀导管18的流体流14。
[0031]除了流量控制组件10之外，系统100进一步包括内燃发动机102，其包括一个或多个气缸104。因此，流量控制组件10可以被构造成将流体流14引导至内燃发动机102的气缸104中的一个或多个。系统100可以附加地包括进气歧管106，其被构造成接收来自流量控制组件10的流体流，并将流体流分配至内燃发动机102的气缸104中的一个或多个。此夕卜，系统100可以包括排气歧管108，其被构造成接收来自内燃发动机102的气缸104中的一个或多个的流体流，然后将流排至环境。
[0032]如所示，在一些实施例中，流量控制阀16是用于控制进入进气歧管106中的流体流的唯一阀。相应地，可以通过十分简单的方式控制内燃发动机102的载荷。此外，通过使用仅一个阀，流量控制组件10可以占据相对较少量的空间，其在系统100被采用于汽车背景中时是重要的。然而，除了控制供应至发动机的流体量之外，其在该实施例中为空气，流量控制组件10可以在全部或者一部分流体流14被引导穿过流体膨胀导管18时能够生成电力。特别地，当发电机30联接至旋转流体膨胀器24时，两个引线IlOaUlOb可以连接至例如电池，以由此对电池充电。因此，原本会在节制流体流14时浪费的一部分能量可以在部分节流情形期间(比如当流量控制阀16处于第二位置时)得到回收。然而，当需要完全节流时，流量控制阀16可以打开至第三位置，从而允许穿过流体导管12的基本上不受阻的流动，以由此减少流量控制组件10中与使用旋转流体膨胀器24相关联的任何损失。
[0033]此外，还提供了控制去往内燃发动机102的流体流的方法。所述方法可以包括将流量控制阀16选择性地配置在第一位置与第二位置之间，在所述第一位置流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管12和流体膨胀导管18，在所述第二位置流量控制阀基本上阻挡流体流穿过流体导管，并至少部分地解除阻挡流体膨胀导管，以由此允许流体流穿过流体膨胀导管。所述方法进一步包括:在流体流被引导至流体膨胀导管18时，使流体膨胀导管18中的流体膨胀，以由此使旋转流体膨胀器24旋转，并将膨胀的流体供应至内燃发动机102。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括通过将旋转流体膨胀器24联接至发电机30来生成电力。此外，所述方法可以包括将穿过流体膨胀导管18的流体流在流量控制阀16的下游引导回到流体导管12中。所述方法可以进一步包括:将流量控制阀16选择性地配置到第三位置，其中流量控制阀至少部分地解除阻挡流体导管12，以由此允许流体流穿过流体导管，而不必穿过流体膨胀导管18，并将来自流体导管的流体供应至内燃发动机102。相应地，还提供了用于控制去往内燃发动机的流体流的方法的实施例。
[0034]尽管流量控制组件的实施例大体被描述和图示为采用流量控制阀来阻挡和解除阻挡流体膨胀导管的入口，但是在替代实施例中，流量控制阀可以阻挡和解除阻挡流体膨胀导管的出口。在这点上，流量控制阀以不同程度选择性地打开和关闭流体膨胀导管的出口的实施例可以与流量控制阀选择性地打开和关闭流体膨胀导管的入口的实施例以基本上相同的方式发挥功能。特别地，以上述方式控制流体膨胀导管的端部的打开和关闭可以提供基本上相同的功能，而不管采用的是控制流体膨胀导管的入口还是出口。
[0035]然而，作为简要说明，图6-9示出了第二实施例的流量控制组件10’，其中流量控制阀16’可配置在多个位置之间，其阻挡或允许流体流穿过流体膨胀导管18’和流体导管12’。在这点上，图6示出了流量控制阀16’处于第一位置时的流量控制组件10’的截面图，其中流量控制阀基本上阻挡流体流14’穿过流体导管12’和流体膨胀导管18’。通过阻挡流体膨胀导管18’的出口 22’来限制穿过流体膨胀导管18’的流体流14’。
[0036]图7和8示出了流量控制阀16’被配置到第二位置时的流量控制组件10’，其中流量控制阀基本上阻挡穿过流体导管12’的流体流14’，并且至少部分地解除阻挡流体膨胀导管18’的出口 22’，以由此允许流体流14a’、14b’穿过流体膨胀导管，其在入口 20’处进入。在图7中，流量控制阀16’通过顺时针旋转节流板36’而只略微地从第一位置过渡至第二位置，因此相对较少量的流体流14a’被允许穿过流体膨胀导管18’。然而，如所示，流量控制组件10’基本上阻挡流体流经过流量控制阀16’穿过流体导管12’。在本文所示的实施例中，这是通过在节流板36’与流量控制阀16’位于其中的流体导管12’之间形成紧密配合来实现的。特别地，在所示实施例中，流体导管12’包括密封壁40’(见图6和9)，其在流量控制阀16’处于第一位置时，基本上与节流板36’接合。为了适应节流板36’的旋转，密封壁40’限定出弯曲轮廓，其半径基本上与节流板相同，由此使得节流板在其旋转至第二位置时与密封壁维持紧密配合。此外，节流板在一些实施例中可以包括相对较厚的端部36a’(见图7和8)，其在节流板从第一位置旋转至第二位置时维持与密封壁40’接触。
[0037]图8示出了已在第二位置内进一步打开的流量控制阀16’。具体地，图8示出了这样的流量控制阀16’，其中节流板36’在第二位置内旋转至这样一点，这时去往流体膨胀导管18’的出口 22’基本上被完全解除阻挡。相应地，通过在第二位置内调节流量控制阀16’，可以将穿过流量控制组件10’的流体流调节至所需水平。因此，例如，比起由图7中示出的构造允许的相对较少量的流体流14a’，图8中的流量控制阀16’的配置可以允许相对较大量的流体流14b’穿过流体膨胀导管18’。此外，流量控制阀16’的第二位置，如图7和8中所示，引导基本上所有的流体流14’穿过流体膨胀导管18’。相应地，可以实现所需量的流体流，而同时使用旋转流体膨胀器24’经由发电机30’生成电力或执行其它功能。
[0038]然而，在一些情况下，可能需要穿过流量控制组件10’的附加流体流。相应地，如图9中所示，流量控制阀16’可以是可配置到第三位置的，其中流量控制阀至少部分地解除阻挡流体导管12’，以由此允许流体流14’穿过流体导管，而不必穿过流体膨胀导管18’。在第三位置，节流板36’如所示那样顺时针旋转超过流体膨胀导管18’的出口 22’，并脱离与密封壁40’接触。这允许流体流14c’经由流体导管12’直接穿过流量控制阀16’，而不行进穿过流体膨胀导管18’。然而，在一些实施例中，由于去往流体膨胀导管的出口 22’保持解除阻挡，在一些情况下，旁通流体流14d’仍然可以行进穿过流体膨胀导管18’。因此，通过旋转节流板36’使得它基本上平行于流体流14’，流量控制阀16’在流量控制阀处于第三位置时可以允许最大流量穿过流量控制组件10’。
[0039]因此，第二实施例的流量控制组件10’的操作大致类似于第一实施例的流量控制组件10的操作。由此，第二实施例的流量控制组件10’可以被采用于比如图5中示出的系统100等系统，来代替第一实施例的流量控制组件10。相应地，第一实施例的流量控制组件10和第二实施例的流量控制组件在一些实施例中可以是可互换地使用的。
[0040]图10?18示出了一实施例的蝶形旁通阀，其包括:壳体，其限定出从其中穿过的旁通流道；节流板，其设置在所述旁通流道中，所述节流板围绕枢转轴线是可枢转的，所述枢转轴线取向为横切于穿过所述旁通流道的流动方向，所述节流板的外周缘在所述节流板处于关闭位置时与所述壳体的内表面的密封部分基本上密封接合，使得所述节流板基本上限制穿过所述旁通流道的流体流，所述节流板可枢转至打开位置，其中所述节流板的部分边缘与所述内表面间隔开，以允许流体流穿过所述旁通流道；和端口，其被限定穿过所述壳体，以允许流体的穿过所述旁通流道的部分穿过所述端口被移除，当所述节流板处于关闭位置时，所述节流板的边缘限制流体流进入所述端口中，当所述节流板枢转至打开位置时，所述端口被解除覆盖以允许流体流进入所述端口中。
[0041]所述壳体的内表面的与所述节流板的边缘基本上密封接合的所述密封部分被构造成允许所述节流板朝所述打开位置枢转预定量，同时维持所述节流板的边缘与所述密封部分基本上密封接合，以便限制穿过所述旁通流道的流体流。
[0042]所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板从所述关闭位置朝所述打开位置枢转时，所述节流板开始逐渐解除覆盖所述端口的第一部分，以允许流体流从其中穿过，同时所述节流板的边缘仍然与所述密封部分基本上密封接合，从而限制流体流穿过所述旁通流道。
[0043]在一个实施例中，所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板完全解除覆盖所述端口之前，所述节流板开始允许流穿过所述旁通流道。
[0044]在一个实施例中，所述端口的第一部分沿所述节流板的边缘的移动方向变宽。
[0045]在一个实施例中，所述端口的第一部分过渡到所述端口的第二部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向具有大体恒定的宽度。
[0046]在一个实施例中，所述端口的第二部分过渡到所述端口的第三部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向变窄。
[0047]在一个实施例中，所述壳体进一步包括返回通道，其与所述端口间隔开，并延伸到所述旁通流道中，通过所述返回通道，从所述旁通流道经由所述端口移除的流体返回到所述旁通流道。
[0048]在一个实施例中，存在单个致动器，其与所述节流板联接，并且可操作以枢转所述节流板，以便控制穿过所述旁通流道和所述端口的流量。
[0049]受益于在前面的描述和相关附图中给出的教导，许多变型和其它实施例将对这些实施例所属领域的技术人员变得显而易见。因此，应该明白的是:变型和其它实施例旨在被包括在所附权利要求书的范围内。虽然本文中采用了特定的术语，但其仅仅是以通用的和描述性的意义来使用的，并非用于进行限制的目的。
【权利要求】
1.一种蝶形旁通阀，包括: 壳体，其限定出从其中穿过的旁通流道； 节流板，其设置在所述旁通流道中，所述节流板围绕枢转轴线是可枢转的，所述枢转轴线取向为横切于穿过所述旁通流道的流动方向，所述节流板的外周缘在所述节流板处于关闭位置时与所述壳体的内表面的密封部分基本上密封接合，使得所述节流板基本上限制穿过所述旁通流道的流体流，所述节流板可枢转至打开位置，其中所述节流板的部分边缘与所述内表面间隔开，以允许流体流穿过所述旁通流道；和 端口，其被限定穿过所述壳体，以允许流体的穿过所述旁通流道的部分穿过所述端口被移除，当所述节流板处于关闭位置时，所述节流板的边缘限制流体流进入所述端口中，当所述节流板枢转至打开位置时，所述端口被解除覆盖以允许流体流进入所述端口中； 其中，所述壳体的内表面的与所述节流板的边缘基本上密封接合的所述密封部分被构造成允许所述节流板朝所述打开位置枢转预定量，同时维持所述节流板的边缘与所述密封部分基本上密封接合，以便限制穿过所述旁通流道的流体流；并且 其中，所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板从所述关闭位置朝所述打开位置枢转时，所述节流板开始逐渐解除覆盖所述端口的第一部分，以允许流体流从其中穿过，同时所述节流板的边缘仍然与所述密封部分基本上密封接合，从而限制流体流穿过所述旁通流道。
2.如权利要求1所述的蝶形旁通阀，其中，所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板完全解除覆盖所述端口之前，所述节流板开始允许流穿过所述旁通流道。
3.如权利要求2所述的蝶形旁通阀，其中，所述端口的第一部分沿所述节流板的边缘的移动方向变宽。
4.如权利要求3所述的蝶形旁通阀，其中，所述端口的第一部分过渡到所述端口的第二部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向具有大体恒定的宽度。
5.如权利要求4所述的蝶形旁通阀，其中，所述端口的第二部分过渡到所述端口的第三部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向变窄。
6.如权利要求1所述的蝶形旁通阀，其中，所述壳体进一步包括返回通道，其与所述端口间隔开，并延伸到所述旁通流道中，通过所述返回通道，从所述旁通流道经由所述端口移除的流体返回到所述旁通流道。
7.如权利要求1所述的蝶形旁通阀，进一步包括:单个致动器，其与所述节流板联接，并且可操作以枢转所述节流板，以便控制穿过所述旁通流道和所述端口的流量。
8.一种用于内燃发动机的节流损耗回收系统，包括: 涡轮/发电机单元，其包括连接至发电机的涡轮，穿过所述涡轮的空气在所述空气被供应至所述发动机的进气口之前被所述涡轮节流和膨胀，所述涡轮驱动所述发电机以产生电力；和 蝶形旁通阀，其配置为平行于所述涡轮/发电机单元的涡轮，所述阀包括: 壳体，其限定出旁通流道，所述旁通流道允许去往所述进气口的空气绕过所述涡轮； 节流板，其设置在所述旁通流道中，所述节流板围绕枢转轴线是可枢转的，所述枢转轴线取向为横切于穿过所述旁通流道的流动方向，所述节流板的外周缘在所述节流板处于关闭位置时与所述壳体的内表面的密封部分基本上密封接合，使得所述节流板基本上限制穿过所述旁通流道的空气流，所述节流板可枢转至打开位置，其中所述节流板的部分边缘与所述内表面间隔开，以允许空气流穿过所述旁通流道；和 端口，其被限定穿过所述壳体，以允许空气的穿过所述旁通流道的部分穿过所述端口被移除，当所述节流板处于关闭位置时，所述节流板的边缘限制空气流进入所述端口中，当所述节流板枢转以解除覆盖所述端口时，所述端口配置为供给空气至所述涡轮的入口 ； 其中，所述壳体的内表面的与所述节流板的边缘基本上密封接合的所述密封部分被构造成允许所述节流板朝所述打开位置枢转预定量，同时维持所述节流板的边缘与所述密封部分基本上密封接合，以便限制穿过所述旁通流道的空气流；并且 其中，所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板从所述关闭位置朝所述打开位置枢转时，所述节流板开始逐渐解除覆盖所述端口的第一部分，以允许空气流从其中穿过，同时所述节流板的边缘仍然与所述密封部分基本上密封接合，从而限制空气流穿过所述旁通流道。
9.如权利要求8所述的节流损耗回收系统，其中，所述端口相对于所述密封部分定位成使得，在所述节流板完全解除覆盖所述端口之前，所述节流板开始允许流穿过所述旁通流道。
10.如权利要求9所述的节流损耗回收系统，其中，所述端口的第一部分沿所述节流板的边缘的移动方向变宽。
11.如权利要求10所述的节流损耗回收系统，其中，所述端口的第一部分过渡到所述端口的第二部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向具有大体恒定的宽度。
12.如权利要求11所述的节流损耗回收系统，其中，所述端口的第二部分过渡到所述端口的第三部分中，其沿所述节流板的边缘的移动方向变窄。
13.如权利要求8所述的节流损耗回收系统，其中，所述壳体进一步包括返回通道，其与所述端口间隔开，并延伸到所述旁通流道中，所述返回通道连接至所述涡轮的出口，使得经由所述端口被移除并且被供应至所述涡轮的空气在所述空气穿过所述涡轮之后返回到所述旁通流道。
【文档编号】F02D9/02GK104220730SQ201380021203
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年4月23日 优先权日:2012年4月23日
【发明者】J.W.雷尹加, M.圭德里, P.贝列塞维奇 申请人:霍尼韦尔国际公司