受控于单个致动器的涡轮增压器涡轮级阀的制作方法

背景技术：

涡轮增压器是结合内燃机使用的一种强制进气系统。涡轮增压器通常包括连接至发动机的排气歧管的涡轮壳体、连接至发动机的进气歧管的压缩机壳体，以及将涡轮壳体与压缩机壳体联接在一起的居中轴承壳体。涡轮壳体中的涡轮叶轮通过从排气歧管供应的排气流入而可旋转地驱动。可旋转地支撑在轴承壳体中的轴将涡轮叶轮连接至压缩机壳体中的压缩机叶轮使得涡轮叶轮的旋转引起压缩机叶轮的旋转。当压缩机叶轮旋转时，其增大经由发动机的进气歧管输送至发动机的汽缸的空气质量流速、空气流密度和空气压力。

涡轮增压器将压缩的空气输送至发动机的进气口，允许燃烧更多燃料，因此提升发动机的马力但不显著增大发动机重量。因此，涡轮增压器允许使用较小发动机，其与较大的自然吸气发动机形成相同大小的马力。使用车辆中的较小发动机具有降低车辆质量、提高性能以及增强燃料经济性的所需效果。另外，使用涡轮增压器允许更完整地燃烧被输送至发动机的燃料，从而减少非所需排放。

技术实现要素：

在某些方面中，一种配置成连接至发动机的涡轮增压器包括涡轮部分。该涡轮部分包括涡轮叶轮以及涡轮壳体，该涡轮壳体封闭涡轮叶轮并且限定排气入口、排气出口、设置在排气入口与涡轮叶轮之间的第一涡轮蜗壳以及设置在排气入口与涡轮叶轮之间的第二涡轮蜗壳。第一和第二涡轮蜗壳由分隔壁分开。该涡轮部分包括旁路通道，其允许排气入口与排气出口之间连通并且绕过涡轮叶轮、第一阀、第二阀以及阀轴，该第一阀配置成控制通过与该第二涡轮蜗壳连通的第一孔口的流量，该第二阀配置成控制通过与该旁路通道连通的第二孔口的流量，该阀轴包括旋转轴线。该阀轴连接至第一阀和第二阀这两者并且由致动器驱动以绕旋转轴线旋转，使得该第一阀和该第二阀可各自在闭合位置与开启位置之间选择性地移动，且开启第一阀和第二阀的时间序列顺序是可选择的。

该涡轮增压器可以包括以下一个或多个特征：第一阀与第二阀在不同时间开启。第一阀和第二阀是旋转阀。该排气入口包括具有第一凸缘开口和第二凸缘开口的入口凸缘、在第一凸缘开口与第一涡轮蜗壳延伸的第一通道、在第二凸缘开口与第二涡轮蜗壳之间延伸的第二通道，以及阀壳体，其设置在排气入口中介于入口凸缘与第一和第二涡轮蜗壳之间。该阀壳体包括具有第一孔口和第三孔口的连接腔室，该第一孔口连接该连接腔室和该第二通道，且该第三孔口连接该连接腔室和该第一通道。该阀壳体包括与该旁路通道连通的废气门腔室，该废气门腔室包括第二孔口和第四孔口，该第二孔口连接该废气门腔室和该第一通道，且该第四孔口连接该废气门腔室和该第二通道。该第一阀配置成控制通过该第一孔口和该第三孔口的流量，且该第二阀配置成控制通过该第二孔口和该第四孔口的流量。该连接腔室和该废气门腔室设置在该排气入口的相对侧上。当该第一阀在开启位置中时，该第一通道经由该连接腔室与该第二通道连通。

另外，该涡轮增压器可以包括以下一个或多个附加特征：该排气入口包括具有凸缘开口的入口凸缘、在该凸缘开口与该第一涡轮蜗壳之间延伸的第一通道、与该第二涡轮蜗壳连通的第二通道，以及阀壳体，其设置在该排气入口中介于该入口凸缘与该第一和第二涡轮蜗壳之间。该阀壳体包括与该第二通道连通的连接腔室以及与该旁路通道连通的废气门腔室，该连接腔室包括连接该连接腔室和该凸缘开口的第一孔口，该废气门腔室经由该第二阀的阀开口与该连接腔室连通。当该第一阀在开启位置中且该第二阀在该闭合位置中时，该第二通道与该凸缘开口连通，且流过该凸缘开口的气体的一部分可经由该第二通道流至该第二涡轮蜗壳。当该第一阀在开启位置中且该第二阀在开启位置中时，流过该凸缘开口的气体的一部分经由该第一孔口和该第二孔口改向至该旁路通道。另外，当该第一阀和该第二阀在闭合位置中时，流过该凸缘开口的所有气体被引导至该第一通道。

在某些方面中，一种配置成连接至发动机的涡轮增压器包括涡轮部分，其包括涡轮叶轮和封闭该涡轮叶轮的涡轮壳体。该涡轮壳体限定排气入口、排气出口、设置在排气入口与涡轮叶轮之间的第一涡轮蜗壳以及设置在排气入口与涡轮叶轮之间的第二涡轮蜗壳。第一和第二涡轮蜗壳由分隔壁分开。该排气入口包括具有第一凸缘开口和第二凸缘开口的入口凸缘、在第一凸缘开口与第一涡轮蜗壳延伸的第一通道、在第二凸缘开口与第二涡轮蜗壳之间延伸的第二通道，以及阀壳体，其设置在排气入口中介于入口凸缘与第一和第二涡轮蜗壳之间。该阀壳体包括与该第二通道连通的第一和第二连接孔口，以及废气门腔室，其具有与该第一通道连通的第一废气门孔口和与该第二通道连通的第二废气门孔口。该阀壳体包括第一阀，其配置成控制通过该第一连接孔口和该第二连接孔口的流量的第一阀；第二阀，其配置成控制通过该第一废气门孔口和该第二废气门孔口的流量；以及包括旋转轴线的阀轴。该阀轴连接至第一阀和第二阀这两者并且由致动器驱动以绕旋转轴线旋转，使得该第一阀和该第二阀可各自在闭合位置与开启位置之间选择性地移动，且该第一阀和该第二阀的开启的时间序列顺序是可选择的。

该涡轮增压器可以包括以下一个或多个特征：该废气门腔室包括与该排气出口连通的第三废气门孔口。该连接腔室和该废气门腔室设置在该排气入口的相对侧上。当该第一阀在开启位置中时，该第一通道经由该连接腔室与该第二通道连通。

在某些方面中，一种配置成连接至发动机的涡轮增压器包括涡轮部分。该涡轮部分包括涡轮叶轮和封闭该涡轮叶轮的涡轮壳体。该涡轮壳体限定排气入口、排气出口、设置在排气入口与涡轮叶轮之间的第一涡轮蜗壳以及设置在排气入口与涡轮叶轮之间的第二涡轮蜗壳。第一和第二涡轮蜗壳由分隔壁分开。该排气入口包括具有凸缘开口的入口凸缘、在凸缘开口与第一涡轮蜗壳延伸的第一通道、与该第二涡轮蜗壳连通的第二通道，以及阀壳体，其设置在排气入口中介于该入口凸缘与第一和第二涡轮蜗壳之间。该阀壳体包括连接腔室，其具有与凸缘开口连通的第一连接孔口以及与该第二通道连通的第二连接孔口。该阀壳体包括废气门腔室，其具有与该连接腔室连通的第一废气门孔口和与该排气出口连通的第二废气门孔口。该阀壳体还包括第一阀，其配置成控制通过该第一连接孔口的流量；第二阀，其配置成控制通过该第一废气门孔口的流量；以及包括旋转轴线的阀轴，该阀轴连接至该第一阀和该第二阀这两者。该阀轴由致动器驱动以绕旋转轴线旋转，使得该第一阀和该第二阀可各自在闭合位置与开启位置之间选择性地移动，且该第一阀和该第二阀的开启的时间序列顺序是可选择的。

该涡轮增压器可以包括以下一个或多个特征：该第二连接孔口和该第二废气门孔口没有阀。当该第一阀在开启位置中且该第二阀在该闭合位置中时，该第二通道与该凸缘开口连通，且流过该凸缘开口的气体的一部分可经由该第二通道流至该第二涡轮蜗壳。当该第一阀在开启位置中且该第二阀在开启位置中时，流过该凸缘开口的气体的一部分经由该第一连接孔口和该第二孔口改向至该旁路通道；以及该第二废气门孔口。当该第一阀和该第二阀在闭合位置中时，流过该凸缘开口的所有气体被引导至该第一通道。

在某些方面中，一种配置成连接至发动机的涡轮增压器包括涡轮级和压缩机级。该涡轮级包括涡轮叶轮和封闭该涡轮叶轮的涡轮壳体。该涡轮壳体限定设置在该排气入口与该涡轮叶轮之间的双涡卷蜗壳，以及旁路通道，其允许该排气入口与排气出口之间的连通并且绕过该涡轮叶轮。该涡轮级进一步包括设置在该排气入口中的阀组件。该阀组件包括第一阀，其配置成控制通过与一个涡轮蜗壳连通的第一孔口的流量；和第二阀，其配置成控制通过与该旁路通道连通的第二孔口的流量。该阀组件包括连接至该第一阀和该第二阀这两者的阀轴，且该阀轴由致动器旋转，使得该第一阀和该第二阀可各自在闭合位置与开启位置之间选择性地移动，且该第一阀和该第二阀的开启的时间序列顺序是可选择的。通过此配置，该第一阀可在该第二阀之前或之后开启，且这两个阀是由单个致动器操作。

在一个示例性实施例中，该阀组件配置成允许该涡轮级在单涡卷操作与双涡卷操作之间切换，并同时在需要时提供废气门功能性。具体地，当该阀组件在第一阀配置中时，该双涡卷蜗壳的一个涡卷闭合且该涡轮部分操作为单涡卷涡轮。这允许排气流路由通过单个蜗壳，允许该涡轮级以其一半潜在大小运作，从而减少提供增压所需要的时间。这在低发动机速度(rpm)、低发动机负荷(bmep)或例如归因于汽缸停用引起的汽缸排量减少期间是有利的，其中排气流相对较少。当该阀组件在第二阀配置中时，允许排气流至该双涡卷蜗壳的这两个涡卷。因此，该第二蜗壳以较高发动机速度开启以适应与较高发动机速度相关联的增大的排气流速。当该阀组件在第三阀配置中时，允许排气流至该双涡卷蜗壳的这两个涡卷，且该排气流的一部分改向至旁路通道，由此防止旋转组件过速旋转，该旋转组件包括涡轮叶轮、该压缩机叶轮和该连接轴。

在另一个示例性实施例中，该阀组件配置成允许该涡轮级在双涡卷操作(twinscrolloperation、doublescrolloperation)和废气门双涡卷操作之间切换。具体地，当该阀组件在第一阀组件中时，防止该双涡卷蜗壳的第一涡卷与该双涡卷蜗壳的第二涡卷连通，且该涡轮部分操作为常规的双涡卷蜗壳。在此配置中，燃烧汽缸的排气脉冲在涡卷之间是分开的，在低发动机速度下提供较高涡轮效率。当该阀组件在第二阀配置中时，允许该双涡卷蜗壳的第一涡卷与该双涡卷蜗壳的第二涡卷连通，产生单涡卷操作。这在高发动机速度下是有利的，在高发动机速度期间，该涡轮壳体中生成大的脉冲压力。因为该第一涡卷和该第二涡卷连通，所以气体可在这两个涡卷之间流动，允许涡卷内进行压力释放。当该阀组件在第三阀配置中时，不允许该双涡卷蜗壳的第一涡卷与该双涡卷蜗壳的第二涡卷连通，产生双涡卷操作。另外，来自每个涡卷的排气流的一部分改向至旁路通道，由此防止该旋转组件过速旋转，该旋转组件包括该涡轮叶轮、该压缩机叶轮和该连接轴。

在这两个示例性实施例中，两个阀是由公共旋转阀轴驱动，并且因此由单个致动器驱动，造成制造成本降低和减小涡轮增压器的整体大小。

下文参考在附图中所示的本发明的实施例解释用于实行本发明的模式。根据下文结合附图呈现的本发明的实施例的详细描述将明白本发明的上述目的、其它目的、特性和优点。

附图说明

图1是包括设置在涡轮部分排气入口中的阀组件的排气涡轮增压器的示意图。

图2是包括图1的阀组件的涡轮部分的侧透视图。

图3是包括图1的阀组件的涡轮部分的端部透视图。

图4是图1中与涡轮部分隔离的阀组件的前透视图。

图5是图1中与涡轮部分隔离的阀组件的后透视图。

图6是图1中与涡轮部分隔离并且为了清楚起见省略阀座的阀组件的前透视图。

图7是图1中与涡轮部分隔离并且为了清楚起见省略阀座的阀组件的后透视图。

图8是图1的阀组件的排气入口和阀壳体的截面视图。

图9是图1的阀组件的排气入口和阀壳体的另一个截面视图。

图10是对于各个阀轴旋转操作用于图1的阀组件的第一和第二阀这两者的阀体和阀座的相对定向的示意图。

图11是对于图1的阀组件的第一定向穿过涡轮部分(以虚线示出)的排气流路径的图示。

图12是对于图1的阀组件的第二定向穿过涡轮部分(以虚线示出)的排气流路径的图示。

图13是对于图1的阀组件的第三定向穿过涡轮部分(以虚线示出)的排气流路径的图示。

图14是包括替代性实施例阀组件并且为了清楚起见省略阀壳体端盖的涡轮部分的侧透视图。

图15是包括图14的阀组件并且为了清楚起见省略阀壳体端盖的涡轮部分的端部透视图。

图16是图14中与涡轮部分隔离的阀组件的后透视图。

图17是图14中与涡轮部分隔离的阀组件的前透视图。

图18是图14中与涡轮部分隔离的阀组件并且为了清楚起见省略阀座的后透视图。

图19是图14中与涡轮部分隔离并且为了清楚起见省略阀座的阀组件的前透视图。

图20是图14的阀组件的排气入口和阀壳体的截面视图。

图21是图14的阀组件的排气入口和阀壳体的另一个截面视图，其说明形成在阀壳体中的某些阀孔口。

图22是图14的阀组件的排气入口和阀壳体的又一截面视图，其说明形成在阀壳体中的其它阀孔口。

图23是对于各个阀轴旋转操作用于图14的阀组件的第一和第二阀这两者的阀体和阀座的相对定向的示意图。

图24是对于图14的阀组件的第一定向穿过涡轮部分(以虚线示出)的排气流路径的图示。

图25是对于图14的阀组件的第二定向穿过涡轮部分(以虚线示出)的排气流路径的图示。

图26是对于图14的阀组件的第三定向穿过涡轮部分(以虚线示出)的排气流路径的图示。

具体实施方式

参考图1至3，排气涡轮增压器1包括压缩机部分10、涡轮部分20以及轴承壳体8，其设置在压缩机部分10与涡轮部分20之间并且将压缩机部分10连接至涡轮部分20。涡轮部分20包括涡轮壳体22，其限定排气入口24、排气出口28以及双涡卷蜗壳26，该双涡卷蜗壳设置在排气入口24与排气出口28之间的流体路径中。双涡卷蜗壳22包括第一涡轮蜗壳26a和经由壁34与第一涡轮蜗壳分开的第二涡轮蜗壳26b。涡轮叶轮30设置在涡轮壳体22中介于第一涡轮蜗壳26a和第二涡轮蜗壳26b与排气出口28之间。涡轮部分20包括旁路通道56和阀组件40，该旁路通道将排气入口24连接至排气出口28并同时绕过涡轮叶轮30，该阀组件配置成控制通过旁路通道56的排气流。另外，涡轮壳体22包括环形连接凸缘32，其用于经由螺栓或v带(未示出)将涡轮部分20联结至轴承壳体8。

涡轮增压器轴2连接至涡轮叶轮30、可旋转地支撑在轴承壳体8内，并且延伸至压缩机部分10中。压缩机部分10包括压缩机壳体12，其限定进气口16、出气口18以及压缩机蜗壳19。压缩机叶轮14设置在压缩机壳体12中介于进气口16与压缩机蜗壳19之间。压缩机叶轮14连接至涡轮增压器轴2并且由其驱动。

在使用中，涡轮壳体22中的涡轮叶轮30通过从发动机的排气歧管供应的排气流入而可旋转地驱动。因为涡轮增压器轴2可旋转地支撑在轴承壳体8中并且将涡轮叶轮30连接至压缩机壳体12中的压缩机叶轮14，所以涡轮叶轮30的旋转引起压缩机叶轮14的旋转。当压缩机叶轮14旋转时，其增大经由来自压缩机出气口18的流出物输送至发动机的汽缸的空气质量流速、空气流密度和空气压力，该出口气连接至发动机的进气歧管。

在涡轮增压器1中，输送至涡轮叶轮30的排气的量经由阀组件40控制以保证压缩机部分10在如下文进一步讨论的发动机操作速度的整个范围内产生适当的增压。阀组件40支撑在阀壳体42内，该阀壳体设置在排气入口24中介于入口凸缘25与第一涡轮蜗壳26a和第二涡轮蜗壳26b之间。

参考图4至7，阀组件40包括阀轴44、设置在阀轴44的端部45a上的第一阀60以及第二阀80，该第二阀设置在轴44上的与第一阀60稍微间隔开的位置处。第一阀60和第二阀80中的每一个均包括阀体61、81，其相对于阀座71、91移动以将阀60、80开启和闭合。第一阀60和第二阀80是旋转阀。如本文所使用，术语旋转阀是指阀轴44直接固定至阀体61、81并且以垂直于阀体61、81的面朝阀座的表面62、82的方向延伸的阀。当阀轴44绕其纵向轴线46旋转时，阀体61、81绕轴的纵向轴线46旋转，使得阀体61、81保持平行于阀座71、91并且相对于其旋转地滑动。

第一阀体61和第二阀体81在以下方面是类似的：各自是具有圆形轮廓(图6和7)的刚性、薄的、盘状构件。第一阀体61和第二阀体81中的每一个均包括中心开口64、84，其接纳阀轴44并且固定至该阀轴。具体地，第一阀体61和第二阀体81经由相应的中心开口64、84(例如，经由按压配合、花键配合或其它常规的连接方法)连接至阀轴44。第一阀体61包括两个阀开口65、66。第一阀体61的阀开口65、66设置在轴44的相对侧上并且具有扇形(例如，截头扇形)。第二阀体81包括具有扇形的单个阀开口85。当第一阀体61和第二阀体81与轴44组装时，第二阀体阀开口85与一个第一阀体阀开口(例如，阀开口65)纵向地对准。

第一阀座71和第二阀座91在以下方面是类似的：各自是具有圆形轮廓(图4和5)的刚性、薄的盘状构件，其的直径稍微大于其相应的阀体61、81。第一阀座71和第二阀座91中的每一个包括中心开口74、94，其接纳从其中穿过的阀轴44并且允许轴44与相应的阀座71、91之间进行相对旋转。在某些实施例中，衬套或轴承(未示出)可以设置在中心开口74、94中以增强阀轴44的支撑。第一阀座71和第二阀座91中的每一个均包括具有扇形的单个阀开口75、95。当第一阀座71和第二阀座91与轴44组装时，第二阀座阀开口95第一阀座阀开口75纵向地对准。

第一阀体61连接至阀轴44使得阀轴终端45a附近的朝外表面63以及朝内表面62齐平抵靠第一阀座71的面向表面72。因此，第一阀体61设置在第一阀座71与阀轴终端45a之间。

同样地，第二阀体81连接至阀轴44使得面朝外表面83面朝第一阀座71并且与该第一阀座间隔开，且面朝内表面82齐平抵靠第二阀座91的面向表面92。因此，第二阀体81设置在第二阀座91与第一阀座71之间。

参考图8和9，在所说明的实施例中，排气入口24包括具有单个入口开口27(图8)的入口凸缘25。在入口开口27处，排气入口24的主通道部分24a限定单个、相对较大的入口通道。在对应于阀壳体第一端47的位置处，主通道部分24a分叉成两个、稍微较小的辅助通道部分24b、24c，其由分隔涡轮蜗壳26a、26b的壁34的延伸部分离。第一辅助通道部分24b提供包括入口开口27的主通道部分24a与第一涡轮蜗壳26a之间的连通，且第二辅助通道部分24c提供包括入口开口27的主通道部分24a与第二涡轮蜗壳26b之间的连通。阀组件40经由阀壳体42相对于排气入口24支撑。阀壳体42具有在闭合阀壳体第一端47与开启阀壳体第二端48之间延伸的总体上圆柱形侧壁43，该闭合阀壳体第一端与排气入口24相交并且与其成一体，该开启阀壳体第二端与该阀壳体第一端47相对。阀壳体42以一定角度设置在排气入口24上使得阀壳体42的纵向中心线39相对于由通过主通道部分24a的气流的方向限定的轴线呈锐角。

阀壳体42包括三个孔口50、52、54(图9)。第一孔口50设置在阀壳体第一端47处并且允许阀壳体42与排气入口24之间连通。第一孔口50在通道分叉附近通向排气入口24的主通道部分24a。第二孔口52设置在阀壳体侧壁43中邻近于阀壳体第一端47，并且允许阀壳体42与第二辅助通道部分24c之间且因此还允许与第二涡轮蜗壳26b连通。第三孔口54设置在阀壳体侧壁43中邻近于阀壳体第二端48，并且允许阀壳体42与旁路通道56之间连通，该旁路通道在阀壳体42与排气出口28之间延伸。

阀组件40设置有阀壳体42使得阀轴纵向轴线46和阀壳体纵向中心线39总体上同轴。另外，第一阀60设置在阀壳体第一端47中以定位在第一孔口50与第二孔口52之间并且控制通过第一孔口50的流体流。为此，第一阀座71例如经由按压配合或焊接固定至第一周向延伸阀壳体肩部57以与阀壳体42形成密封。第一阀座71定向使得阀座阀开口75覆盖并且对准第一孔口50。

另外，阀组件40设置有阀壳体42使得第二阀80驻留在与第二蜗壳26b连通的第二孔口52和与旁路通道56连通的第三孔口54之间。为此，第二阀座91例如经由按压配合或焊接固定至第二周向延伸阀壳体肩部55以与阀壳体42形成密封。

为了允许连接至定位在外部的致动器，阀轴44通过阀壳体第二端48从阀壳体42中伸出。盖41被焊接至开启第二端48中以与其形成密封，且阀轴44经由细长衬套49可旋转地支撑在盖41内。盖41在与第二阀80间隔开的位置处支撑在阀轴44上。另外，盖41位于第二阀80与阀轴44的端部45b之间，该端部配置成连接至致动器。盖41和衬套49允许阀轴44以密封方式相对于阀壳体42旋转。

第一阀60和第二阀80将阀壳体42分离成第一腔室(例如，连接腔室)58和第二腔室(例如，废气门腔室)59。连接腔室58限定在第一阀60与第二阀80之间，并且包括与第二蜗壳26b连通的第二孔口52。因此，取决于第一阀60的位置，连接腔室58用于将排气入口24连接至第二涡轮蜗壳26b。废气门腔室59限定在第二阀80与盖41之间，并且包括与旁路通道56连通的第三孔口54。因此，取决于第一阀60和第二阀80的位置，废气门腔室59用于经由旁路通道56将排气入口24连接至排气出口28并同时绕过涡轮叶轮30。

参考图10至13，在阀组件40的操作期间，阀轴44由致动器致动以绕其纵向轴线46旋转。第一阀60和第二阀80的开启和/或闭合状态取决于阀轴44的旋转位置。例如，在某些实施例中，阀轴44在以下三个旋转位置之间旋转：0度；90度；以及270度。当阀轴44在初始旋转位置中(例如，以零度旋转)时，第一阀60和第二阀80各自定向使得第一阀体61的阀开口65、66并未与第一阀座阀开口75对准，由此第一阀60闭合，且第二阀体阀开口85并未与第二阀座阀开口95对准，由此第二阀80闭合。在此配置中，通过涡轮壳体22的所有排气流通过第一辅助通道部分24b引导至第一涡轮蜗壳26a(图11)。此阀轴角位置将适用于在低排气流期间使用，诸如发生在低发动机速度(rpm)、低发动机负荷(bmep)或例如归因于汽缸停用引起的汽缸排量减少期间。

当阀轴44由致动器移动至第二旋转位置(例如，对应于相距零度定向的90度定向)时，第一阀60和第二阀80定向使得第一阀体61的第二阀开口66与第一阀座阀开口75对准，由此第一阀60开启，且第二阀体阀开口85并未与第二阀座阀开口95对准，由此第二阀80闭合。在此配置中，通过涡轮壳体22的排气流的一部分通过第一辅助通道部分24b引导至第一涡轮蜗壳26a，且通过涡轮壳体的排气流的另一部分经由连接腔室58(图12)引导至第二辅助通道部分24c中继而引导至第二涡轮蜗壳26b。此阀轴角位置将适用于在适中的排气流期间使用，且至第二涡轮蜗壳26b的流量可通过阀轴旋转位置的调整来调制。

当阀轴44由致动器移动至第三旋转位置(例如，对应于相距零度定向的270度定向)时，第一阀60和第二阀80定向使得第一阀体61的第一阀开口65与第一阀座阀开口75对准，由此第一阀60开启，且第二阀体阀开口85与第二阀座阀开口95对准，由此第二阀80开启。在此配置中，通过涡轮壳体22的排气流的一部分通过第一辅助通道部分24b引导至第一涡轮蜗壳26a，且通过涡轮壳体的排气流的另一部分经由连接腔室58引导至第二辅助通道部分24c中继而引导至第二涡轮蜗壳26b，且通过涡轮壳体22的排气流的又一部分经由废气门腔室59(图13)引导至旁路通道56中。此阀轴角位置将适用于在高排气流期间使用，且至第二涡轮蜗壳26b和旁路通道56的流量可通过阀轴旋转位置的调整来调制。

为了描述目的，上文描述了阀体61、81相对于阀座71、91的三个离散位置，其中相应的阀60、80完全闭合或完全开启。然而，预期可实现中间位置的范围，其中相应的阀60、80部分开启至任何所需角度以使精确控制量的排气流通过阀60、80。

通过使用涡轮部分20中的阀组件40，可针对涡轮级排气流优化可用蜗壳大小(测量为a/r)(例如，使蜗壳大小与涡轮级排气流成比例)。在上述配置中，通过改变涡轮蜗壳大小，高排气流与较大蜗壳大小配对，且低排气流与较小蜗壳大小配对，改变涡轮蜗壳大小是通过将涡轮排气流用策略方式路由在两个相邻涡轮蜗壳26a、26b之间而实现。

因此，本发明的一个实施例包括配置成连接至发动机的涡轮增压器(1)，该涡轮增压器(1)包括

涡轮部分(20)，其包括

涡轮叶轮(30)；

涡轮壳体(22)，其封闭涡轮叶轮(30)并且限定

排气入口(24)，

排气出口(28)，

第一涡轮蜗壳(26a)，其设置在排气入口(24)与涡轮叶轮(30)之间，

第二涡轮蜗壳(26b)，其设置在排气入口(24)与涡轮叶轮(30)之间，该第一和第二涡轮蜗壳(26a、26b)由分隔壁(34)分开，

排气入口(24)，其包括

包括凸缘开口(27)的入口凸缘(25)，

第一通道(24a、24b)，其在凸缘开口(27)与第一涡轮蜗壳(26a)之间延伸，

第二通道(24a、24c)，其与第二涡轮蜗壳(26b)连通，

阀壳体(42)，其设置在排气入口(24)中介于入口凸缘(25)和第二涡轮蜗壳(26a、26b)之间，该阀壳体(42)包括

连接腔室(58)，其具有与凸缘开口连通的第一连接孔口(50)和与第二通道(24a、24c)连通的第二连接孔口(52)，

废气门腔室(59)，其具有与连接腔室(58)连通的第一废气门孔口(85、95)和与排气出口(28)连通的第二废气门孔口(54)，

第一阀(60)，其配置成控制通过第一连接孔口(50)的流量；

第二阀(80)，其配置成控制通过第一废气门孔口(85、95)的流量；

包括旋转轴线的阀轴(44)，该阀轴(44)连接至第一阀(60)和第二阀(80)，

其中该阀轴(44)由致动器驱动以绕旋转轴线(46)旋转使得

第一阀(60)和第二阀(80)可各自选择性地在闭合位置与开启位置之间移动，以及

第一阀(60)和第二阀(80)的开启的时间序列顺序是可选择的。

因为阀组件控制三个流量状态(第一辅助通道开启、第一和第二辅助通道开启、第一和第二辅助通道以及废气门开启)，所以当前可将阀设计为三位阀。例如，当在第一位置与第三位置之间切换时，第一阀座或第一阀体中的阀开口的圆弧延伸成维持连续开口。当阀在0°位置中时，这两个阀开口均闭合且所有排气均流过第一辅助通道24b。当阀旋转90°时，第一阀60开启且排气流过第一辅助通道24b和第二辅助通道24c。当阀在180°位置中时，第一阀60保持开启，但是现在第二阀80也开启，使得排气流过第一和第二辅助通道并且也流过废气门。

参考图14至15，使用另一个实施例阀组件140控制输送至涡轮增压器1的涡轮部分20'的排气量以保证压缩机部分10在发动机操作速度的整个范围内产生适当增压，并且允许涡轮蜗壳26在单涡卷设计与双涡卷设计之间切换，如下文进一步讨论。阀组件140设置在阀壳体142中，该阀壳体设置在排气入口24中介于入口凸缘25与第一涡轮蜗壳26a和第二涡轮蜗壳26b之间。

参考图16至19，阀组件140包括阀轴144、设置成邻近于阀轴144的端部145a并且与其稍微间隔开的第一阀160以及设置在轴144上相对于第一阀160间隔开的位置处的第二阀180。第一阀160和第二阀180中的每一个均包括阀体161、181，其相对于阀座171、191移动以将阀160、180开启和闭合。第一阀160和第二阀180是旋转阀，且第一阀160的直径稍微大于第二阀180。

第一阀体161和第二阀体181在以下方面是类似的：各自是具有圆形轮廓(图18和19)的刚性、薄的、盘状构件。第一阀体161和第二阀体181中的每一个均包括中心开口164、184，其接纳阀轴144并且固定至该阀轴。具体地，第一阀体161和第二阀体181经由相应的中心开口164、184(例如，经由按压配合、花键配合或其它常规的连接方法)连接至阀轴144。第一阀体161包括两个阀开口165、166。第一阀体161的阀开口165、166设置在轴144的相对侧上并且具有扇形。第二阀体181包括两个阀开口185、186。第二阀体181的阀开口185、186设置在轴144的相对侧上并且具有扇形。当第一阀体161和第二阀体181与轴144组装时，第二阀体181的阀开口185、186并未与第一阀体161的阀开口165、166纵向对准，并且反而偏离45度。

第一阀座171和第二阀座191在以下方面是类似的：各自是具有圆形轮廓(图16和17)的刚性、薄的盘状构件，其的直径稍微大于其相应的阀体161、181。第一阀座171和第二阀座191中的每一个包括中心开口174、194，其接纳从其中穿过的阀轴144并且允许轴144与相应的阀座171、191之间进行相对旋转。在某些实施例中，衬套或轴承(未示出)可以设置在中心开口174、194中以增强阀轴144的支撑。第一阀座171包括两个阀开口175、176。第一阀座171的阀开口175、176设置在轴144的相对侧上并且具有扇形。第二阀座191包括两个阀开口195、196。第二阀体191的阀开口195、196设置在轴144的相对侧上并且具有扇形。第二阀体191的阀开口195、196稍微大于(例如，周向尺寸大于)第一阀座171的阀开口175、176。当第一阀座171和第二阀座191与轴144组装时，当第一阀座171的第一阀开口175和第二阀座191的第一阀开口195纵向对准，且第一阀座171的第二阀开口176和第二阀座191的第二阀开口195纵向对准。

第一阀体161连接至阀轴44使得第一阀座171设置在阀体161与轴终端145a之间。同样地，第二阀体181连接至阀轴144使得面朝外表面183面朝第一阀体161并且与该第一阀体间隔开，且面朝内表面182邻接第二阀座191的面向表面192。因此，第二阀体181设置在第二阀座191与第一阀160之间。

又参考图14和20，在所说明的实施例中，排气入口124包括具有入口开口127a、127b(图14)的入口凸缘125。排气入口124通过将这两个涡轮蜗壳26a、26b分隔的壁34的延伸部而分开为两个入口通道124a、124b。第一入口通道124a提供第一入口开口127a与第一涡轮蜗壳26a之间的连通，且第二入口通道124b提供第二入口开口127b与第二涡轮蜗壳26b(图20)之间的连通。在某些实施例中，第一涡轮蜗壳26a经由第一入口通道124a连接至发动机(未示出)的第一组汽缸，且第二涡轮蜗壳26b经由第二入口通道124b连接至发动机的第二组汽缸，其中第二组汽缸与第一组汽缸没有公共汽缸。

阀组件140经由阀壳体142相对于排气入口124支撑。阀壳体142具有在开启阀壳体第一端147与开启阀壳体第二端148之间延伸的总体上圆柱形侧壁143，该开启阀壳体第二端与阀壳体第一端147相对。阀壳体142设置在排气入口124上使得阀壳体142的纵向中心线139总体上横跨由通过这两个入口通道124a、124b的气流的方向限定的轴线。另外，纵向中心线139穿过分隔壁34、介于第一入口通道124a与第二入口通道124b之间且不与第一入口通道和第二入口通道相交。另外，阀壳体第一端147设置在排气入口124的一侧上，且阀壳体第二端148设置在排气入口124的相对侧上。

为了允许连接至定位在外部的致动器，阀轴144通过阀壳体第二端148从阀壳体142中伸出。盖141被焊接至开启第二端148中以与其形成密封，且阀轴144经由细长衬套149可旋转地支撑在盖141内。盖141设置在阀轴144上与第二阀180间隔开的位置处，由此在第二阀180与盖141之间形成连接腔室158。另外，盖141位于第二阀180与阀轴144的端部145b之间，该端部配置成连接至致动器。盖141和衬套149允许阀轴144以密封方式相对于阀壳体142旋转。

第二盖138焊接至开启阀壳体第一端147中以将阀壳体第一端147闭合并且与其形成密封。阀轴144的终端145a可旋转地支撑在形成于第二盖138的内表面上的中心凹部(未示出)内。第二盖138与第一阀160的阀座171间隔开，由此在阀壳体142中于第一阀160与第二盖138之间形成废气门腔室159。废气门腔室159设置在排气入口124与连接腔室158相对的一侧上。

参考图21和22，阀壳体142包括五个孔口151、152、153、154和155。第一孔口151设置在排气入口124中并且允许阀壳体142的连接腔室158与第一入口通道124a之间连通(图21)。第二孔口152设置在排气入口124中并且允许连接腔室158与第二入口通道124b之间连通(图22)。第三孔口153设置在排气入口124中并且允许阀壳体142的废气门腔室159与第一入口通道124a之间连通(图22)。第四孔口154设置在排气入口124中并且允许废气门腔室159与第二入口通道124b之间连通(图21)。第五孔口155设置在阀壳体侧壁143中介于第二盖138与第一阀160之间，并且允许废气门腔室159与排气出口28之间经由绕过涡轮叶轮30的旁路通道156连通。

阀组件140设置有阀壳体142使得阀轴纵向轴线146以及圆柱形阀壳体142的中心线139总体上同轴。另外，第一阀160设置在废气门腔室159中以控制通过第三孔口153和第四孔口154的流体流。为此，第一阀座171例如经由焊接固定至第一周向延伸阀壳体肩部157以与阀壳体142形成密封。第一阀座171相对于肩部157定向使得第一阀座171的第一阀开口175与第三孔口153纵向对准，且第一阀座171的第二阀开口176与第四孔口154纵向对准。

另外，阀组件140设置有阀壳体142使得第二阀180设置在连接腔室158中以控制通过第一孔口151和第二孔口152的流体流。为此，第二阀座191例如经由焊接固定至第二周向延伸阀壳体肩部167以与阀壳体142形成密封。第二阀座191相对于第二肩部167定向使得第二阀座191的第一阀开口195与第一孔口151纵向对准，且第二阀座191的第二阀开口196与第二孔口152纵向对准。

连接腔室158限定在第二阀180、侧壁143和第一盖141之间。虽然连接腔室158经由第一孔口151和第二孔口152连接至入口通道124a、124b，但是连接腔室158却没有孔口。因此，取决于第二阀180的位置，连接腔室158用于将第一入口通道124a连接至第二入口通道124b。

废气门腔室159限定在第一阀160、侧壁143和第二盖138之间，并且经由第三孔口153和第四孔口154连接至入口通道124a、124b。另外，废气门腔室159包括与旁路通道56连通的第五孔口155。因此，取决于第一阀160的位置，废气门腔室159用于经由旁路通道56将排气入口24连接至排气出口28并同时绕过涡轮叶轮30。

参考图23至26，在阀组件140的操作期间，阀轴144由致动器致动以绕其纵向轴线146旋转。第一阀160和第二阀180的开启和/或闭合状态取决于阀轴144的旋转位置。例如，在某些实施例中，阀轴144在以下三个旋转位置之间旋转：0度；45度；以及90度。当阀轴44在初始旋转位置中(例如，零度定向)时，第一阀160和第二阀180各自定向使得第一阀体161的阀开口165、166并未与第一阀座阀开口175、176对准，由此第一阀160闭合，且第二阀体阀开口185、186并未与第二阀座阀开口195、196对准，由此第二阀180闭合。在此配置中，涡轮增压器涡轮部分20以双涡卷模式操作，其中通过涡轮壳体22的所有排气流通过这两个入口开口127a、127b经由相应的入口通道124a、124b(图24)引导至这两个涡轮蜗壳26a、26b。此阀轴角位置将适用于在低排气流期间使用，诸如发生在低发动机速度(rpm)、低发动机负荷(bmep)或例如归因于汽缸停用引起的汽缸排量减少期间。操作为双涡卷涡轮是有利的，因为双涡卷设计可将发动机汽缸的排气脉冲分开，从而以低发动机速度提供高涡轮效率以及提供较高的低端发动机转矩。

当阀轴144由致动器移动至第二旋转位置(例如，对应于相距零角度定向的相对45度旋转)时，第一阀160和第二阀180定向使得第一阀体161的阀开口165、166并未与第一阀座阀开口175、176对准，且第二阀体阀开口185、186与第二阀座阀开口195、196对准，由此第二阀180开启。在此配置中，通过涡轮壳体22的所有排气流通过这两个入口开口127a、127b经由相应的入口通道124a、124b引导至这两个涡轮蜗壳26a、26b。另外，第一入口通道124a经由连接腔室158与第二入口通道124b连通，由此涡轮增压器涡轮部分20以单涡卷模式操作(图25)。此阀轴角位置将适用于在适中的高排气流期间使用。虽然单涡卷涡轮在低发动机速度下并未将发动机排气脉冲分开，但是单涡卷涡轮有利地在高发动机速度下提供较低排气背压，并且提供较高峰值的发动机马力。

当阀轴144由致动器移动至第三旋转位置(例如，对应于相距零角度定向的90度旋转)时，第一阀160和第二阀180定向使得第一阀体161的阀开口165、166与第一阀座阀开口175、176对准，且第二阀体阀开口185、186并未与第二阀座阀开口195、196对准，由此第二阀180闭合。在此配置中，通过涡轮壳体22的所有排气流通过这两个入口开口127a、127b经由相应的入口通道124a、124b引导至这两个涡轮蜗壳26a、26b。另外，第一入口通道124a和第二入口通道124b与废气门腔室159连通，由此涡轮增压器涡轮部分20以废气门模式操作(图26)。此阀轴角位置将适用于在极高排气流期间使用以防止转子组(例如，涡轮叶轮30、压缩机叶轮14和连接轴2)过速。至旁路通道156的流量可通过阀轴旋转位置的调整来调制。

为了描述目的，上文描述了阀体161、181相对于阀座171、191的三个离散位置，其中相应的阀160、180完全闭合或完全开启。然而，预期可实现中间位置的范围，其中相应的阀160、180部分开启至任何所需角度以使精确控制量的排气流通过阀160、180。

阀组件40、140允许单个涡轮增压器涡轮20、20'用作单涡卷涡轮和单个涡卷涡轮两者，由此涡轮增压器可在所有发动机速度下有效地操作。另外，阀组件40、140包括两个旋转阀，其可旋转地定向以单独控制阀序列。例如，取决于相应的阀座和阀体中的阀开口的配置，第一阀(即，废气门阀160)可在第二阀(即，连接阀180)之前或之后操作。另外，这两个阀160、180可由单个致动器操作，且归因于旋转风格而具有极少的转矩。

可预期的是，通过这两个阀60、160、80、180的阀开口65、66、75、84、85、95、165、166、175、176、185、186、195、196的数量、大小、形状和分布的策略选择，通过涡轮壳体的排气流可以单、双和/或废气门排气流模式的各种组合来调节，其中可使得模式按次序或并行发生，且取决于具体应用的要求而以不同量而发生。

在所说明的实施例中，阀组件40、140连接至单个致动器或由其致动。致动器可受控于由涡轮增压器产生的增压压力、涡轮增压器控制器或使用致动器将轴移动的发动机计算机。涡轮增压器控制器或发动机计算机可测量数个发动机操作参数并且计算发动机状态所需要的增压，且可控制阀组件以允许涡轮增压器提供所需增压。通过增压压力控制致动器不太令人满意，因为其不允许在控制阀组件时考虑若干因素。

在所说明的实施例中，致动器是不可颠倒的，且阀60、80、160、180可通过致动器轴44、144的单个旋转方向上的致动而开启且接着闭合(或闭合且接着开启)。另外，致动器不限于不可颠倒的。例如，在某些实施例中，致动器能够颠倒旋转方向，由此可颠倒开启阀的时间序列顺序。

在所说明的实施例中，阀组件40、140包括由公共致动器杆(例如，阀轴)44、144致动的两个阀160、180。这两个阀160、180是旋转阀。然而，阀组件40、140不限于限制旋转阀。例如，在某些实施例中，一个阀可以是旋转阀，且另一个阀可以是瓣阀，其中阀轴在平行于瓣阀体的方向上延伸并且由垂直于阀轴延伸的臂刚性地连接至瓣阀体。当阀轴44、144旋转时，瓣阀体绕轴的轴线旋转使得瓣阀体提升离开瓣阀座并且相对于盖瓣阀座成角度。

涡轮部分的双涡卷蜗壳26的大小和涡卷比例是基于具体应用的要求来确定。在某些实施例中，第一涡轮蜗壳26a和第二涡轮蜗壳26具有基本上类似的a/r比。在其它实施例中，第一涡轮蜗壳26a具有大于第二涡轮蜗壳26b的a/r比。

虽然阀体61、81、161、181以及阀座71、91、171、191在本文被描述为圆形外围形状，但是阀体61、81、161、181以及阀座71、91、171、191不限于此外围形状。阀座71、91、171、191的形状将有可能对应于阀壳体42、142的形状，且阀体61、81、161、181的形状可制造为匹配或替代地可具有多边形形状或不规则的弯曲形状。

虽然阀体开口65、66、85以及阀座开口75、95在本文被描述为扇形(例如，截头扇形)，但是它们不限于此形状。在某些实施例中，开口被塑形为将从其中通过的流体流的控制最大化。在某些实施例中，开口具有其它规则的弯曲形状，诸如圆形或三角形。在某些实施例中，开口具有不规则的弯曲形状(例如，四季豆形状、截头扇形、月牙形等。在某些实施例中，阀体开口的形状和/或大小不同于阀座开口的形状和/或大小。

上文以某些细节描述了选定说明性实施例。应当理解的是，本文仅描述了用于阐明发明概念所必须要考虑的结构。其它常规结构以及该系统的附属和辅助部件的结构假设是已知的并且为本领域技术人员所理解。另外，虽然上文已经描述了工作实例，但是发明概念不限于上述工作实例，但是在不脱离如权利要求书陈述的本发明的情况下可实行各种设计变更。