用于发动机系统的废气门的制作方法

文档序号:16525954发布日期:2019-01-05 10:20阅读:276来源:国知局
用于发动机系统的废气门的制作方法

本申请是于2016年11月9日提交的名称为“awastegateforanenginesystem”的美国专利申请no.15/347,669的部分继续申请,其全部内容通过引用方式被并入本文以用于所有目的。

本公开涉及安装到涡轮增压器的排气通道以将排气流引导到排气催化剂的废气门的方法和系统。



背景技术:

涡轮增压器系统中的排气流可以被部分地引导到排气驱动涡轮以驱动将空气递送到发动机汽缸中的压缩机,而排气的剩余部分可以经由涡轮周围的旁路通道流到位于涡轮下游的排气催化剂。旁路通道可以包括可以调整到打开位置中的废气门阀,从而允许排气绕过涡轮并且流向催化剂。废气门阀可以调整到关闭位置,该关闭位置至少部分地阻挡旁路通道中的排气流,并且因此从发动机递送的大部分排气被引导到涡轮。在发动机冷起动期间,排气可以至少部分地路由通过旁路通道和废气门,以便将排气流引导到催化剂的正面,从而允许更快地达到催化剂起燃。

其他发动机系统可以包括分离式排气歧管,其中来自第一组汽缸的至少一些排气经由第一排气歧管被引导到涡轮增压器涡轮的第一涡管(scroll),并且来自第二组汽缸的至少一些排气经由第二排气歧管被引导到涡轮增压器涡轮的第二涡管。在这些系统中,来自第一组汽缸和第二组汽缸的至少一些排气可以被转移离开第一涡管和第二涡管,并且反而被路由到耦合到第一排气歧管和第二排气歧管两者的旁路通道,旁路通道具有废气门,该废气门可以在关闭位置和打开位置之间进行调整,以将排气流引导到定位在废气门和涡轮增压器涡轮下游的催化剂。

grabowska在美国专利申请2015/0345375中公开了涡轮增压器的排气通道中的废气门阀的一种示例设计。其中,提供具有流动构造的废气门阀组件,以在主要流动方向上引导排气,同时减少次要流动方向上的排气损失。具体地,废气门包括阀体上的流动构造,其被支撑在枢转地支撑在涡轮外壳上的阀臂上。阀体上的示例流动构造包括凹形盘、浅肋和在阀体上形成的延伸的半圆形表面以在主要方向上引导排气流。

本文的发明人已经认识到上面公开的示例方法的潜在问题。例如,在配置有凹形盘或浅肋的阀体中,排气流可以在多个方向上扇出,撞击在涡轮增压器壁上并且产生湍流状况。因此,排气能量可以传输到涡轮增压器壁,从而导致流动效率和能量损失降低。另外,由于流动在向下游流动之前在多个方向上扇出,所以较少的排气热量可能到达催化剂并且因此可能发生延迟的催化剂起燃。



技术实现要素:

本文的发明人已经开发了废气门设计以至少部分地解决上述问题。在一个示例性设中,可以提供一种废气门,其包括阀板,该阀板具有带有多平面弯曲表面的内部和沿着该弯曲表面居中的第一配合特征部(matingfeature),该弯曲表面在阀板的相对侧上形成凸起边缘和侧开口;以及由中央壁分叉的通道,中央壁的端部包括适于(adapted)与第一配合特征部共面接触的第二配合特征部。

以这种方式,废气门的设计可以用于提高流动效率并且降低涡轮增压器中的能量损失,同时改善催化剂起燃。例如,阀板上的多平面弯曲表面可以与通道中的收缩节段一起作用,以引导排气流并且增加废气门下游的流速。在另一个示例中,中央壁可以将废气门通道分成第一侧面和第二侧面,其中第一侧面接收来自耦接到第一组汽缸和涡轮的第一涡管的排气流,并且第二侧面接收来自耦接到第二组汽缸和涡轮的第二涡管的排气流。以这种方式,废气门设计可以赋予几个优点。通过向下游引导排气流而不是在多个方向上扇出,废气门可以减少到涡轮增压器壁的排气能量损失。进一步,通道中的收缩节段可以允许排气流在离开废气门之前加速。通过提供耦接到涡轮增压器的第一涡管和第二涡管的分叉通道,来自两个特定组汽缸的排气流可以不彼此连通。

例如,可以建立两组汽缸,使得在发动机的点火顺序中,来自随后汽缸的排气在第一涡管和第二涡管之间交替。这样的配置可以允许四缸发动机使用超过180度的排气门升程持续时间,而不使在排气事件开始时具有高排气歧管压力的一个汽缸在前一个汽缸排气事件结束时将排气推入前一个汽缸。需要大于180度的排气门升程持续时间来提高发动机的泵送效率。附加地,使用具有分离通道的歧管和涡轮增压器允许汽缸排气门和涡轮之间的更小容积,这增加了泄放排气能量到涡轮功的转换。这可以改善车辆的燃料经济性和瞬态性能。进一步,通过在阀板上包括第一配合特征部和在通道的中心壁上包括第二配合特征部,当阀板抵靠通道闭合时,第一配合特征部和第二配合特征部可以抵靠彼此而密封,从而减少排气在通道的两个侧面(并且因此涡轮的两个涡管)之间的流动连通。以这种方式,废气门阀可以减少排气能量损失,以改善催化剂起燃条件,同时减少燃料排放并提高双涡管涡轮增压器的性能。

应当理解,上面的发明内容被提供是为了以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念选择。这并不旨在确认所要求保护的主题的关键或必要特征,所要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了包括涡轮增压器系统的发动机系统的示意图,该涡轮增压器系统具有带有被配置具有废气门阀的排气旁路通道的双涡管涡轮。

图2a示出了包括具有废气门阀的排气旁路通道的示例涡轮增压器。

图2b示出了包括具有阀板致动器的废气门阀的废气门的第一实施例的示意图。

图3a示出处于关闭的废气门位置中并且具有通道的废气门阀的第二实施例的第一视图,该通道具有在通道的内壁上形成的收缩(constricted)节段。

图3b示出了处于打开位置的废气门阀的第二实施例。

图3c示出了处于打开位置并且具有通道的废气门阀的替代实施例,该通道不具有在通道的内壁上形成的收缩节段。

图4a示出了废气门阀的第三实施例的第一三维视图。

图4b示出了废气门阀的第三实施例的第二三维视图。

图4c示出了处于关闭的阀位置的废气门阀的第三实施例。

图4d示出了废气门阀的第三实施例的阀板的截面图。

图4e示出了废气门阀的第三实施例的废气门通道的截面图。

图5a示出了废气门阀的第四实施例的阀板的第一视图。

图5b示出了废气门阀的第四实施例的阀板的第二视图。

图5c示出了废气门阀的第四实施例的阀板的第三视图。

图6a示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的示意图。

图6b示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的截面图。

图6c示出了处于关闭位置的废气门阀的替代实施例的三维视图。

图7a示出了处于部分打开位置的废气门阀的第四实施例的示意图。

图7b示出了处于部分打开位置的废气门阀的第四实施例的截面图。

图8a示出了处于完全打开位置的废气门阀的第四实施例的截面图。

图8b示出了处于完全打开位置的废气门阀的第四实施例的三维视图。

图9a示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的第一截面图。

图9b示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的第二截面图。

图10a示出了废气门阀的第五实施例的第一三维视图。

图10b示出了废气门阀的第五实施例的第二三维视图。

图10c示出了处于关闭阀位置的废气门阀的第五实施例。

图10d示出了废气门阀的第五实施例的阀板的截面图。

图10e示出了废气门阀的第五实施例的废气门通道的截面图。

图2a-图10e被示出为按比例绘制,但是如果需要,也可以使用其他相对尺寸。

具体实施方式

以下描述涉及一种具有分叉的旁路通道的涡轮增压器系统,该分叉的旁路通道被配置具有废气门以控制排气流绕过双涡管涡轮并且流到放置在发动机中的涡轮下游的排气催化剂,如图1所示。如图2a所示,公开了一种示例发动机涡轮增压器,该示例发动机涡轮增压器具有废气门阀,该废气门阀包括阀致动机构以控制旁路通道内的排气流绕过涡轮并且流到排气催化剂。通过使用包括机械的、液压的、电的和其他合适的致动方法的各种手段的致动器机构可以将废气门阀调整为打开或关闭。图2b示出了包括阀板和阀板致动器的废气门的第一实施例的示意图。废气门还包括具有弯曲内表面的通道,其可以用于引导从发动机汽缸(经由排气通道)递送到排气催化剂的排气流。

图3a示出处于关闭的废气门位置中并且具有通道的废气门阀的第二实施例的第一视图,该通道具有在通道的内壁上形成的收缩节段。如图3b所示,废气门阀可以被调整到打开位置中以允许排气流通过废气门的出口。图3c示出了处于打开位置并且具有通道的废气门阀的替代实施例,该通道不具有在通道的内壁上形成的收缩节段。如图所示,在这种情况下,排气可以在多个方向上流动。从废气门出口扇出的排气流可以撞击在阀下游的排气通道的壁上并引起湍流状况,这可能导致排气能量损失。

图4a-图4e示出了包括从阀板的内部部分延伸的肋的废气门阀的第三实施例。肋可以将阀板分成第一节段和第二节段。阀板包括连接到基板的肋,并且向外延伸到废气门通道中。作为示例,如图4d所示,肋可以包括连接到线性部分的弯曲部分。图4e中描绘了废气门通道的截面图。在这种情况下,中央壁将通道分成第一侧面和第二侧面。

图5a-图5c示出了废气门阀的第四实施例的阀板的示意图。图5a-图5b分别示出废气门阀的第四实施例的阀板的第一视图和第二视图。图5c示出了废气门阀的第四实施例的阀板的第三视图。图6a-图6b示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的示意图。图6a示出了关闭的废气门阀的第一视图。图6b示出了处于关闭位置的废气门阀的第二视图。在图6a-图6b中的第一视图和第二视图中的每一个中,公开了具有与参考图5a-图5c公开的阀板类似的特征部的废气门阀。图6c示出了处于关闭位置的废气门阀的替代实施例的示意图。

图7a-图7b示出了处于部分打开位置的废气门阀的第四实施例的示意图。图7a示出了处于部分打开位置的废气门阀的第一视图。图7b示出了处于部分打开位置的废气门阀的第二视图。在图7a-图7b的第一视图和第二视图中的每一个中,废气门阀部分地打开以允许朝向在废气门下游放置的排气催化剂在流动方向上的排气流。图8a-图8b示出了处于完全打开位置的废气门阀的第一视图和第二视图。当完全打开时,通过废气门出口的排气流可以增加并且因此减少催化剂预热持续时间。图9a-图9b示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的第一截面图和第二截面图。在废气门阀的内表面上形成的凸起边缘可以与在废气门的通道的内壁上形成的收缩节段一起作用,以经由阀出口将排气流引导到排气催化剂。以这种方式,废气门阀和通道可以起作用以加速催化剂起燃,同时最小化燃料排放。

图10a和图10e示出了包括形成在阀板的内部部分上的凹槽(recessedslot)的废气门阀的第五实施例。凹槽的尺寸可以设定成接收将通道分成第一侧面和第二侧面的中央壁。图10c中示出了耦接到废气门通道的一个端部的阀板的第五实施例。阀板包括凹槽,该凹槽被配置成与将废气门通道分成第一侧面和第二侧面的中央壁的配合部分配合。通道的每个侧面可以被配置成将排气流朝向阀板输送,其中没有排气流混合或最小的排气流混合。如图10d所示,凹槽可以形成在阀板的凸起边缘的第一部分和第二部分之间。图10e中描绘了废气门通道的截面图。在该视图中,中央壁将通道分叉成第一侧面和第二侧面,第一侧面形成在中央壁与第二侧面相比的相对侧处。以这种方式,通道的第一侧面和第二侧面中的每个可以将排气朝向阀板位置处的通道出口输送,其中在通道的两个侧面之间没有排气流的混合或最少的排气流的混合。

图2a-图10e示出了具有废气门阀和排气通道的各种部件的相对定位的示例配置。至少在一个示例中,如果被显示彼此直接地接触或直接地耦接,那么这些元件可以分别被称为直接地接触或直接地耦接。类似地,至少在一个示例中,被显示彼此邻接或相邻的元件可以分别为彼此邻接或相邻。作为示例,放置成彼此共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例,在至少一个示例中,被定位成彼此隔开,其中其之间仅具有空间且没有其他部件的元件可以被称为如此。作为又一个示例,被显示在彼此的上面/下面,在彼此的相对侧,或在彼此的左边/右边的元件可以相对于彼此被称为如此。进一步,在至少一个示例中,如附图中所示,最高的元件或元件的点可以被称为部件的"顶部",并且最低的元件或元件的点可以被称为部件的"底部"。如本文所使用,顶部/底部、上/下、上面/下面可以相对于附图的竖直轴线,并且被用来描述图附中的元件相对于彼此的定位。同样地,在一个示例中,其他元件上面的所示元件被定位在其他元件的竖直上方。作为又一个示例,附图内所描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如,诸如为圆形的、平直的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等等)。进一步,在至少一个示例中,被显示彼此相交的元件可以被称为相交的元件或彼此相交。更进一步,在一个示例中,被显示在另一个元件内或被显示在另一个元件外面的元件可以被称为如此。

参考图1,公开了可以包括在汽车的推进系统中的自然吸气式多缸内燃发动机10的示意图。发动机10可以包括多个汽缸20,21,22和23(例如燃烧室)。在所描绘的示例中,发动机10包括以直列式配置布置的四个汽缸,汽缸1至汽缸4。然而,在替代示例中,发动机10可以包括以交替配置(诸如v-6、i-6、v-12、对置4缸、水平对置(boxer)等)被布置的一个或更多个汽缸,诸如2个,3个,4个,5个,6个,8个,10个或更多个汽缸。

发动机10的每个汽缸20-23可以被配置成经由进气通道28接收来自进气歧管27的进气。进气通道28可以包括涡轮增压器的压缩机90下游的进气节气门62。进气通道28经由包括空气滤清器30的上游进气通道29接收进气。经由通信地耦接到控制器12的节气门致动器(未示出),通过控制系统15可以调整节气门62的位置。通过调节节气门62,一定量的新鲜空气可以从大气被引入发动机10中,并且经由进气通道28在气压(或大气压力)下或低于大气压(或大气压力)之下被递送到发动机汽缸。进气歧管27可以经由进气道(未示出)耦接到燃烧室。每个进气道可以将空气和/或燃料供应到其耦接到以用于燃烧的汽缸。每个汽缸进气道可以经由一个或多个进气门选择性地与汽缸连通。在所示的示例中,每个汽缸20-23被示出具有两个进气门i1和i2。在一个示例中,进气通道可以由选择性地与每个进气门连通的进气歧管27来形成。在其他实施例中,用于单个汽缸的进气通道可以靠近汽缸分成其间具有壁的两个相邻路径,通道的每个分离路径与单个进气门连通。在另一个示例中,两个进气门中的每一个可以被控制为以特定发动机转速打开,并且因此可以通过公共进气道与进气歧管连通。

每个燃烧室可以经由耦接到其的两个排气道排出燃烧气体。在所示的示例中,每个汽缸20-23经由第一排气门e1耦接到第一排气道31,并且经由第二排气门e2耦接到第二排气道33。第一汽缸组和第二汽缸组的每个汽缸的每个排气道可以通向不同排气歧管以用于分离地引导排气的第一初始部分(在本文中也称为泄放部分)和排气的第二后部分(在本文中也称为净化部分)。例如,来自第一气缸组的外汽缸20和23的第一排气道31和第二排气道33中的每一个组合成第一排气歧管54a,并且来自第二汽缸组的内汽缸21和22的第一排气道31和第二排气道33中的每一个组合成第二排气歧管54b。包括两个排气歧管的这种排气系统在本文中将被称为"分离式排气系统"。尽管图1中所示的分离式排气系统具有排气通道和排气歧管的特定配置,但是在替代实施例中,排气通道和歧管的不同布置是可能的,同时仍然使第一子组的汽缸将排气引导到涡轮增压器涡轮的第一涡管,并且使第二子组的汽缸将排气引导到涡轮增压器涡轮的第二涡管。

发动机10可以包括涡轮增压器190,涡轮增压器190包括通过轴旋转地耦接的涡轮92和压缩机90。压缩机90定位在进气通道内,并且从进气通道29接收进气。压缩机旁通阀126布置在压缩机90周围的旁路通道164中。涡轮92可以是包括并接收来自第一涡管59a(耦接到第一排气歧管54a)和第二涡管59b(耦接到第二排气歧管54b)的排气的双(例如二)涡管涡轮。进一步,废气门127a可以包括在耦接在排气双涡管涡轮92的入口和出口之间的旁路166中,以控制递送到双涡管涡轮92的排气的量。位于废气门阀127a上游的旁路166的一部分可以是具有第一通道170和第二通道172的分叉通道。第一通道170可以流体地耦接到第二涡管59b,并且第二通道172可以耦接到第一涡管59a。来自第一涡管59a的第一排气部分可以经由第二通道172转向到旁路166,并且来自第二涡管59b的第二排气部分可以经由第一通道170转向到旁路166。当废气门阀被调整到打开位置时,第一排气部分和第二排气部分可以被引导到放置在废气门127a下游的催化剂72,而不撞击在旁路的侧壁上。通过将排气流引导到催化剂而排气不扇出至旁路的侧壁,可以减少或最小化排气能量损失,同时在发动机操作期间加速催化剂起燃。

如上所述,排气歧管可以被设计成将排气分离地引导到涡轮92的不同涡管。例如,来自第一组汽缸的排气可以经由第一排气歧管54a被引导到第一涡管59a(或直接耦接到涡轮的第一涡管的第一排气通道)。来自第二组汽缸的排气可以经由第二排气歧管54b被引导到第二涡管59b(或直接耦接到第二涡管的第二排气通道)。

离开涡轮92的排气也可以穿过催化剂72。在一个示例中,催化剂72可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中,可以使用多个催化剂,每个催化剂具有多个催化剂砖。在一些示例中,催化剂72可以是三元型催化剂。在其他示例中,催化剂72可以包括柴油氧化催化剂(doc)和选择性催化还原催化剂(scr)中的一种或多种。在通过催化剂72之后,排气可以被引导出到尾管58。

以这种方式,双涡管涡轮92可以经由第一涡管接收来自第一子组汽缸的排气并且经由第二涡管接收来自第二子组汽缸的排气。如下文参考图4a-图4e和图10a-图10e进一步解释的,废气门阀127a可以流体地耦接到两个涡管中的每一个,并且当废气门阀处于关闭位置时,可以适于将两个涡管中的排气流保持为分离。

例如,在图1中,燃料喷射器被示出直接地耦接到燃烧室,用于与通过电子驱动器从控制器12接收的信号fpw的脉冲宽度成比例地将燃料直接地喷射到燃烧室中。每个汽缸20-23被示出与每个进气门处的每个汽缸的两个喷射器74和76耦接。以这种方式,燃料喷射器提供到燃烧室中的被称为燃料的直接喷射。例如,每个相应的燃料喷射器可以被安装在各自的燃烧室的侧面,或者在各自的燃烧室的顶部。在一些示例中,一个或多个喷射器可以以下列配置被布置在进气歧管27中:其提供到各自的燃烧室上游的进气道中的被称为燃料的进气道喷射。虽然图1中未示出,但是通过包括燃料箱、燃料泵、燃料管线以及燃料轨的燃料系统,可以将燃料递送到燃料喷射器。在一些示例中,响应于控制器12,无分电器点火系统(未示出)可以将点火火花提供到耦接到汽缸20的火花塞(未示出)。

通过包括控制器12的控制系统15和通过车辆操作者经由输入装置的输入(例如,加速器踏板输入),可以至少部分地控制发动机10。控制系统15被示出接收来自多个传感器16(其各种示例在本文被描述)的信息,并且将控制信号发送到多个致动器81。作为一个示例,传感器16可以包括耦接到废气门127a的致动器,涡轮压缩机进口压力和温度传感器,以及位于进气通道内的歧管空气压力(map)传感器。其他的传感器可以包括用于估计节气门进口压力(tip)的节气门进口压力(tip)传感器,和/或耦接在进气通道中节气门下游的用于估计节气门空气温度(tct)的节气门进口温度传感器。下面参考图2a-2b详述了附加的系统传感器和致动器。作为另一个示例,致动器81可以包括燃料喷射器和节气门62。基于对应于一个或多个程序的在其中编程的指令或代码,控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据,处理输入数据,并且响应于处理的输入数据,触发致动器。

以这种方式,图1的系统可以包括:涡轮增压器,其包括布置在涡轮增压器的涡轮周围的旁路通道;定位在涡轮和旁路通道下游的催化剂;定位在旁路通道内的废气门,该废气门包括:耦接在旁路通道内的废气门通道,在废气门通道的端部处,该废气门通道包括收缩节段和收缩节段下游形成的唇部;定位在唇部的下游的废气门通道的端部处的阀板,该阀板包括在阀板的内部上的多平面弯曲表面,该弯曲表面在阀板的第一侧面上形成凸起边缘,并且在阀板的第二侧面上形成侧开口,其中收缩节段在废气门通道的与阀板的第一侧面相同的侧面上对齐。通过在废气门阀板中设置多平面弯曲表面并且在废气门通道中设置收缩节段,排气流可以在旁路通道中的下游被引导到排气催化剂,而不会撞击在旁路通道的侧壁上,以最小化排气能量损失,同时加快催化剂起燃。

参考图2a,公开了可以包括在汽车的推进系统中的内燃发动机(诸如图1所示的发动机10)的示例涡轮增压器200的三维视图。涡轮增压器200包括压缩机外壳202,耦接到压缩机外壳的中心外壳208,以及具有主要开口240的涡轮外壳216。如箭头206所示,压缩机外壳202可以包含压缩机,该压缩机压缩空气并且经由气流管道204将其递送到发动机。当废气门阀220被调整到打开位置时,被配置具有废气门阀220的旁路通道(未示出)可以流体地耦接到主要开口240。

如图2a所示,来自发动机的排气流可以经由通道205进入涡轮外壳216,如箭头244所示。通道205可以耦接到连接到多个发动机汽缸(诸如图1的汽缸20)的排气歧管(诸如图1的排气通道59),以允许来自发动机的排气进入涡轮。在附接到涡轮外壳216的基部区域的入口凸缘218上形成的多个狭槽219可以接收螺栓或合适的紧固件以将涡轮外壳216牢固地附接到连接到发动机的排气歧管。在其上游端处,涡轮外壳216可以经由中心外壳208连接到压缩机外壳202。在该示例中,涡轮外壳216通过v形带夹具组件212安装到中心外壳208。中心外壳208中的出口203通向具有涡轮外壳216的内壁213的主要开口240。形成在涡轮外壳216的出口端242上的凸缘214可以耦接到排气管道,以将来自主要开口240的排气输送到放置在管道下游的排气催化剂(例如,图1的催化剂72)。使用螺栓或适当的紧固件将凸缘214牢固地紧固到排气管道,所述螺栓或适当的紧固件插入到形成在凸缘上的狭槽215中,使得主要开口240流体耦接到排气管道。在这种情况下,例如,来自涡轮外壳216的排气流可以通过主要开口240输送,在主要开口240处,排气进一步向下游流动至排气催化剂。

从发动机递送到涡轮外壳216的排气流通过入口凸缘218上的通道205和旁路通道(未示出)进入涡轮,如箭头244所示。安装到旁路通道(未示出)的废气门220可以被设置以控制从旁路通道进入主要开口240的排气流,在主要开口240处,排气沿着流动方向246被进一步输送到排气催化剂。废气门220可以包括可以延伸臂222,其一个端部固定到废气门220的阀板223,并且另一个端部在接合位置227处耦接到阀致动机构225的第一臂224。作为示例,可延伸臂222可以是延伸成与第一臂224连接的l形臂,第一臂224在可以延伸接头233处耦接到第二臂226。

阀致动机构225可以通过将第二臂226的远侧端部牢固地紧固到柱塞的环形管230而耦接到柱塞机构228。如图所示,柱塞机构228安装在整体支架234形成的孔口235中,该整体支架234附接到压缩机外壳202并且具有多个圆柱形元件236和环形汽缸237。作为示例,圆柱形元件236和环形汽缸237可以为整体支架234提供附加的结构完整性。柱塞机构228耦接到电动马达232,电动马达232可以提供电功率以操作阀致动机构225。作为示例,阀致动器被控制以打开废气门以允许过量的空气绕过涡轮以产生所需的功率,以在给定的发动机工况下增加压缩机增压压力。在其他示例中,阀致动机构225可以机械地、液压地或电控制以在发动机操作期间打开和关闭废气门阀。在进一步的示例中,可以应用机械方法、液压方法和电方法的组合以在发动机操作期间致动废气门阀。

废气门阀可以被致动以在排气流的方向246上完全打开,从而允许来自发动机的排气经由涡轮通道205被递送到主要开口240中,在主要开口240处,排气进一步流向排气催化剂。废气门阀可以被配置具有流动构造(诸如阀板223中的弯曲的内壁和侧开口),其可以与废气门通道中的收缩节段一起作用,以更直接地将排气流引导到排气催化剂而不是涡轮外壳216的主要开口240的侧壁。以这种方式,废气门阀可以减少由于排气撞击在涡轮外壳216的主要开口240的壁上而导致的排气能量损失。因此,在发动机操作期间可以加快催化剂起燃,同时使燃料排放最小化。以下参考图2b-图4b进一步公开了废气门阀上的弯曲内壁和废气门通道中的收缩节段的细节。

转到图2b,示出了废气门阀251和阀致动机构252的第一实施例的示意图250。废气门阀251包括阀板270,阀板270包括凸起边缘276、第一配合特征部278、侧开口259a-259b和环形部分268。阀致动机构254包括连接到臂255部分的轴部分253。第一配合特征部278在图2b中被描绘为肋(类似于图4a-4e中所示的肋,如下面进一步描述的)。然而,在替代实施例中,第一配合特征部278反而可以为凹槽(诸如图10a-图10e中所示的凹槽,如下面进一步描述的)。

如图所示,阀板270上的凸起边缘276可以形成在顶部圆形表面271上,顶部圆形表面271具有连接到阶梯式环形汽缸268的侧表面272和向下延伸部分273。作为示例,凸起边缘276可以形成在顶部圆形表面271上并且部分地围绕内壁265。例如,当废气门打开时,凸起边缘276可以被配置具有形成内壁277的一部分的多平面弯曲表面274以及侧开口257a和257b,以沿第一方向275引导排气流。第一配合特征部278可以沿着多平面弯曲表面274居中,从而将弯曲表面上的开口分成侧开口257a和257b。例如,第一配合特征部278可以是从内壁265和内壁277向外延伸的肋,以将凸起边缘276分成第一节段和第二节段。环形部分268耦接到臂255部分的侧面部分(例如,铰接接头)266。臂部分255耦接到轴部分253,使得其围绕轴的轴线旋转。在臂部分255和废气门阀251之间可以存在接头以允许阀的一些铰接,使得表面(例如坐置表面)271能够在所有条件下抵靠涡轮增压器上的配合部分而密封。

废气门阀251可以安装到废气门通道(未示出)以控制从通道到放置在废气门下游的排气催化剂的排气流。废气门通道可以由与阀板270的弯曲表面274上的第一配合特征部278配合的中央壁分叉。在这种情况下,废气门通道中的中央壁将通道分成第一侧面和第二侧面,其中第一侧面流体地耦接到侧开口257a并且第二侧面流体地耦接到侧开口257b。以这种方式,废气门通道的第一侧面中的第一排气部分流向废气门阀,而不与在通道的第二侧面上流动的第二排气部分混合。当处于打开的废气门位置时,通过废气门通道的排气流可以沿方向275经由侧开口257a和257b朝向排气催化剂被引导出通道。作为示例,废气门通道的第一侧面中的第一排气部分可以朝向阀板流动并且经由侧开口257a排出。通道的第二侧面上的第二排气部分可以朝向阀板流动并且经由侧开口257b排出。包括多平面弯曲表面274和侧开口257a和257b的废气门阀251上的流动构造可以与彼此一起作用以将排气流向下游引导至排气催化剂,同时最小化由于排气流撞击在废气门通道的壁上引起的排气能量损失。尽管未示出,但是废气门通道也可以被配置具有废气门阀上游的收缩节段,以将排气流引导到废气门下游的排气催化剂。下面参考图4a-图4c进一步公开了废气门阀251上的流动构造和废气门通道中收缩节段的流动构造的细节。例如,废气门阀251、致动机构252和废气门通道可以由不锈钢或铸铁组成。

以这种方式,可以在废气门阀上提供多平面弯曲表面和侧开口以更直接地将排气流输送到排气催化剂。作为示例,废气门通道中的收缩节段可以与阀板上的弯曲表面一起作用,以将排气流向下游引导到排气催化剂,从而允许加快催化剂起燃。

转到图3a和图3b,公开了包括阀板303和废气门通道310的废气门301的截面图。图3a示出了具有闭合的废气门阀的废气门通道310的第一视图300。废气门通道310包括形成在通道的第一内壁315上的收缩节段314。在一个实施例中,废气门通道310可以是耦接到双涡管涡轮(诸如图1中所示的涡轮92)的第一涡管(例如,图1中的第一涡管59a)和第二涡管(例如,图1中的第二涡管59b)的分叉通道(例如,图1中所示的通道170和172)的一部分。图3c中示出了废气门通道310的替代实施例304,其中在通道的第一内壁315和第二内壁317上没有形成收缩节段。图3a-图3c所示的截面图被旋转,使得配合特征部278(其在图3a-图3c的示例中显示为肋并且将在下面参考图4a-图4e进一步详细描述)和废气门通道310的分隔壁位于页面的平面中。如下面参考图4c进一步解释的,经由分隔壁将废气门通道310分成两个通道,并且当阀关闭时,分隔壁和配合特征部278的组合防止两个通道之间的流动连通。

如图3a和图3b所示,废气门通道310可以被配置具有位于收缩节段314处的第一直径326和收缩节段314上游的第二直径328,其中第一直径326可以小于第二直径328。进一步,位于收缩节段314下游和阀板303上游的废气门通道310的一部分可以具有第二直径328。图3b示出了废气门通道310的第二视图302,其中废气门阀被调整到打开位置。在第一视图和第二视图中的每一个中,每个废气门通道的第二内壁317不具有收缩节段。以这种方式,收缩节段314可以仅在废气门通道310的相对于废气门通道310的中心轴线330的单侧上。阀板303和废气门通道310可以被包括作为围绕涡轮的旁路通道(例如,诸如上面参考图1公开的旁路通道166)的一部分。

阀板303可以包括形成在顶部圆柱形部分307上的环形部分313(其可以耦接到图2b中所示的臂部分255)和被配置成配合在废气门通道的出口309内部的凸起边缘306。当关闭时,凸起边缘的基部308位于邻近形成在废气门通道310的第一内壁315上的收缩节段314。凸起边缘306的基部308可以位于距收缩节段314的唇缘335的距离329处。配合特征部278以肋的形式示出并且与基部308齐平。当安装在废气门通道310内部时,阀板303的凸起边缘306可以邻近通道310的唇部表面332或与通道310的唇部表面332共面接触。例如,形成在废气门通道310中的收缩节段314可以定位在凸起边缘306的上游。废气门通道310的唇部表面332可以是通道的一部分,定位在收缩节段314的下游,在关闭位置时阀板303的凸起边缘306位于收缩节段314内。作为示例,废气门通道310的唇部表面332可以具有长度336。在这种情况下,废气门通道310中的唇部表面332可以从废气门出口309延伸到唇缘335。在其他示例中,唇部表面332是废气门通道310的形成唇部的内壁,并且唇缘335是形成收缩节段314的壁的一部分。

如箭头327所示,阀板303上的弯曲表面(例如,多平面弯曲表面)305可以形成凸起边缘306和侧开口322,以沿第一方向引导排气流。作为示例,弯曲表面305可以与通道310中的收缩节段314一起作用以将排气流直接引导至阀板303下游的排气催化剂。阀板303的凸起边缘306可以具有长度334。在一个示例中,基于废气门通道310的第一内壁315上的收缩节段314的位置,凸起边缘306的长度334可以被选择为具有第一长度。在进一步示例中,凸起边缘306的长度334可以特定于废气门通道310的几何形状以及将排气流引向催化剂面所需的流动转向的量。

此外,阀板303的顶部圆柱形部分307可以具有延伸表面311,延伸表面311形成可以连接到凸起边缘的顶部圆柱形部分的下部部分。当关闭时,阀板303的延伸表面311可以在废气门通道310的出口处接触(或共面接触)顶表面312。如图3b所示,来自发动机的排气流可以在通道入口316处如方向320所示转向到废气门通道310中。当阀板303打开时,排气流过废气门通道310,并且在从通道出口314离开通道之前,在接近收缩节段314并且流过阀板303中的侧开口322时增加流速。作为示例,收缩节段314可以仅定位在废气门通道的第一侧面上而不定位在通道的第二侧面上,其中通道的第二侧面相对于通道的中心轴线330与通道的第一侧面相对。图3a-图3b示出了废气门阀枢转(当由致动器臂移动时,如图2b所示)所围绕的枢转点340的说明性示例。如这些附图中所见,侧开口322在阀的与枢转点340相反的侧面上。

在另一个示例中,包括升高的周向表面的收缩节段314可以定位在第一内壁315上,以收缩阀板303上游的流。在一个示例中,可以选择距离329,使得收缩节段314定位在距阀板303的凸起边缘306的基部308第一距离处。在其他示例中,距离329可以被选择为第二距离,其中第二距离大于第一距离。在进一步示例中,可以选择收缩节段314以具有小于废气门通道的第二直径的第一直径,以在废气门打开时加速废气门通道中的流动。在一个示例中,第一直径可以是收缩的节段直径,并且第二直径可以是通道直径。收缩的节段直径可以被选择为小于通道直径,以便增加通道出口处的排气流速,同时最小化湍流状况。进一步,可以选择收缩的节段直径,使得排气流被引向包括弯曲表面305和侧开口322的废气门的侧面。如图3a和图3b所示,收缩节段314可以朝向中心轴线330向内成角度,然后朝向废气门通道310的第一内壁315向后(back)突然向外分叉。然而,在替代的实施例中,收缩节段314可以更加明显,或者逐渐向内并且然后向后向外成角度。作为示例,收缩节段314可以被配置有具有不同角度或曲率半径的圆形或椭圆形。如图所示,收缩节段314的形状提供了将排气流引向通道出口309的手段(means),如箭头325所示。进一步,收缩节段314可以与阀板上的弯曲表面305一起作用,以将排气流引导通过侧开口322,如箭头327所示。

在废气门通道的第一内壁和第二内壁上不形成收缩节段的情况下,排气的一部分可以向下游流动,而排气的剩余部分在如图3c所示被向下游输送之前可以沿着方向324转向。当沿方向324转向时,在向下游流动到排气催化剂之前,排气可以撞击在废气门下游的通道壁(未示出)上。在这种情况下,排气在到达排气催化剂之前可以损失大量能量(由于通过传导传递到通道壁的能量),从而导致延迟催化剂起燃。

转回到图3a和图3b,收缩节段314形成在废气门通道4310的相对于中心轴线330的第一侧面上。凸起边缘306形成在阀板303的第一侧面上,其中阀板303和废气门通道310的第一侧面彼此对齐。进一步,收缩节段314朝向中心轴线330向内弯曲,并且弯曲表面305朝向中心轴线330向内弯曲,并且阀板303的第二侧面在排气流通过废气门通道310的方向上弯曲。以这种方式,形成在废气门通道310的第一内壁315上的收缩节段314可以与废气门阀板303上的弯曲表面305一起作用,以将排气流向下游引导到排气催化剂,从而允许加快催化剂起燃,同时减少燃料排放。

图4a-图4e示出了可以包括在围绕双涡管涡轮的旁路通道(诸如图1所示的旁路通道166和涡轮92)中的废气门的第三实施例的示意图,其中废气门包括阀板和废气门通道。在第三实施例中,废气门通道可以分叉并且适于与阀板的配合特征部配合。首先参考图4a和图4b,公开了废气门阀的第三实施例的示意图400和402。阀板410包括环形部分412、基部414、凸起边缘416、侧开口420和肋422。形成在环形部分412的外表面上的环形元件418可以提供用于将阀板410耦接到致动器(未示出)的手段。环形部分412可以经由基部414连接到凸起边缘416以形成单个整体阀板。侧开口420可以在阀板410的凸起边缘416的侧边缘424与内表面428的外边缘426之间形成在凸起边缘416的一个端部上。尽管未示出,但是当阀板410被调整到打开的阀位置时,内表面428可以在阀板410上形成沿特定方向引导排气的弯曲表面(例如,多平面弯曲表面)。

形成在阀板410的凸起边缘416的相对于阀板410的中心轴线409的中心部分上的肋422将凸起边缘416分成第一节段429和第二节段430,如图4a所示。凸起边缘416可以进一步包括唇缘432和延伸到阀板410的第一节段429和第二节段430的内壁434。例如,肋422可以向外延伸并远离阀板的内表面428。在另一个示例中,肋422可以朝向凸起边缘416的唇缘432延伸。如图4a所示,肋422的端部(其远离内表面428)被布置成与凸起边缘416的外边缘齐平。如图4b所示,阀板410的肋422可以包括内表面436、配合表面438和外表面440。

参考图4c,公开了废气门阀的第三实施例的截面图404。废气门阀包括耦接到废气门通道452的阀板410。图4c可以示出阀板410的简化版本,其包括基部414、凸起边缘416、侧开口420和肋422。如上所述,阀板410的肋422可以将凸起边缘416分成第一节段429和第二节段430。在这种情况下,肋422从内表面428延伸到凸起边缘416的唇缘432。底座414可以连接到凸起边缘416以形成单个整体阀板。凸起边缘458上的内表面461可以在阀板410上形成弯曲表面(例如,多平面弯曲表面)。废气门通道452包括形成在废气门通道452的第一内壁474与第二内壁475之间的接合处的唇部表面472。形成在废气门通道452的中央部分中的中央壁476将废气门通道分成第一侧面478和第二侧面480。进一步,中央壁476的配合部分479被布置成与唇部表面472齐平。

当阀板410被调整到关闭位置时,如图4c所示,肋422的配合表面477可以与形成在废气门通道452中的中央壁476的配合部分479共面接触。当处于关闭的废气门位置时,阀板410设置在废气门通道452中的开口468中。阀板410上的肋422和废气门通道452的中心壁476将通道的第一侧面和第二侧面中的排气流分开。例如,通道的第一侧面478上的第一排气部分可以朝向阀板410的第一节段429流动,而不与流向阀板410的第二节段430的通道的第二侧面480上的第二排气部分混合。以这种方式,阀板410的肋422和废气门通道452的中央壁476可以停止或最小化废气门通道的第一节段478和第二节段480上的第一排气部分和第二排气部分之间的流动相互作用。

当阀板450被调整到打开的阀位置时,肋422的配合表面477可以从中央壁476的配合部分479脱离,从而允许阀板410的弯曲表面将排气流引导到废气门下游的排气催化剂。作为示例,阀板410的第一节段429中的第一排气部分和阀板410的第二节段430中的第二排气部分可以都由阀板410的弯曲表面引导到排气催化剂,而不会撞击在废气门通道的侧壁上,从而最小化排气能量损失并且加快催化剂起燃。参考图4d和图4e进一步公开了阀板410上的肋422和废气门通道452的中央壁476的细节。

参考图4d,公开了废气门阀板410的第三实施例的截面图406。阀板410的肋422包括线性部分482和弯曲部分484。线性部分482连接到弯曲部分484的中间节段,从而形成连接到基部414的单个连续部件。作为示例,肋422的线性部分482可以在具有第一弯曲节段488和第二弯曲节段490的接合处连接到弯曲部分484。弯曲部分484可以包括部分地围绕基部414的内部部分延伸的终端486。例如,肋422的线性部分482可以将阀板410分成第一节段429和第二节段430。肋422的线性部分482可以具有高度491和宽度492。作为示例,肋422的线性部分482的高度491可以从废气门进气道的最小分叉变化到完全分叉,并且线性部分482的宽度492可以从最小厚度变化到等于或小于中央壁476的厚度。

当阀板410耦接到废气门通道(例如,图4c中示出的通道452)时,阀板410的第一节段429可以与废气门通道452的第一侧面478对齐,并且阀板的第二节段430可以与废气门通道452的第二侧面480对齐。以这种方式,肋422可以与废气门通道的中央壁(例如,图4c中所示的中央壁476)一起作用,以分开废气门通道452的第一侧面478和第二侧面480中的排气流。

参考图4e,公开了废气门通道452的截面图408。废气门通道452的中央壁476可以连接到通道的内壁的第一部分494和第二部分495,从而将通道分成第一侧面478和第二侧面480。废气门通道452的中央壁476可以具有高度496和宽度498。作为示例,高度496的尺寸设定成使得第一侧面478和第二侧面480的面积的尺寸设定成根据发动机操作使得最大废气门流能够通过通道。

转到图5a-图5c,描绘了废气门阀板501的第四实施例的示意图。图5a示出了废气门阀板501的第一视图500。图5b示出了废气门阀板501的第二视图502。第一视图和第二视图中的阀板被示出具有可见的前端503和后端521。图5c从阀板501的侧面示出了废气门阀板501的第三视图504。

如图5a-图5c所示,废气门阀板501包括内圆形面512和围绕阀板的外部部分周向形成的圆形部分510。阀板501可以包括在阀板501的第一侧面532上形成凸起边缘505的弯曲表面(例如,多平面弯曲表面)513,以及在阀板501的第二侧面533上的侧开口506。当安装到废气门通道(诸如图3a和图3b中所示的废气门通道410)并且废气门阀处于关闭位置时,阀板501上的内圆形表面512和弯曲表面513面向废气门通道的内部。凸起边缘505可以包括侧壁514和弯曲边缘516。侧壁514从内圆形面512出现(例如,向外延伸)到凸起边缘505的外边缘。作为示例,凸起边缘505可以具有长度525,其类似于图3a中所示的凸起边缘406的长度434。弯曲表面513从凸起边缘505逐渐渐缩到形成侧开口506的一部分的深部分520。作为示例,凸起边缘505可以是半圆形形状,其中侧开口506形成为与凸起边缘505相对以沿第一方向引导排气流,如箭头515所示。在另一个示例中,可以其他合适的几何配置来设置阀板501的凸起边缘505。在其他示例中,侧开口506可以形成在与阀板501的第一侧面532相对的阀板的第二侧面533上,其包括大部分凸起边缘505。作为示例,大部分凸起边缘505可以位于阀板的第一轴线540下方,而第二轴线550将阀板分成两个对称部分。弯曲表面513上的侧开口506可以将排气流输送到放置在阀板501下游的排气催化剂。作为示例,侧开口506的尺寸可以设定成允许足够的排气流通过阀出口以加快催化剂起燃。弯曲边缘516可以终止于凸起边缘505的相对端部处以形成逐渐渐缩到侧开口506中的弯曲节段523。弯曲表面513在凸起边缘505的侧壁514之间沿多个方向弯曲,从而形成多平面弯曲表面,该多平面弯曲表面沿第一方向引导排气流,如箭头515所示。

具有平坦表面509和侧边缘511的阀臂507可以附接到形成在圆形元件519上的圆柱形元件517,该圆形元件519安装到阀板的后表面522。作为示例,阀臂507的近侧部分526可以附接到阀板501,而阀臂507的远侧部分527可以沿方向530连接到致动机构(诸如图2a中所示的机构225),以在安装到废气门通道(诸如图3a和图3b中所示的废气门通道410)时控制阀板的打开和关闭。在一个示例中,控制阀板的致动机构可以使用包括机械、液压或电的各种方法进行操作,但是也可以采用其他合适的致动方法。以这种方式,可以使用附接到板的远侧端部的致动机构调整阀板以打开,从而将排气流从废气门通道引导到放置在阀板下游的催化剂。

尽管未示出,但是阀板501还可以包括形成在阀板的中心部分中的为肋或凹槽的形式的第一配合特征部。例如,阀板501上的第一配合特征部可以是向外延伸并远离阀板的基部部分的肋(诸如图4c中所示的肋422)。在该示例中,肋可以将阀板的内部部分成废气门通道(例如,图4c中所示的通道452)的第一节段(例如,图4c中示出的第一节段429)和第二节段(例如,图4c中示出的第二节段430)。当阀板501耦接到废气门通道时,阀板上的肋可以与废气门通道中的中央壁配合,从而将通道分别分成废气门通道的第一流动侧(例如,图4c中所示的第一侧面478)和第二流动侧(例如,图4c中所示的第二侧面480)。在一个示例中,阀板501的第一节段和第二节段可以分别流体地耦接到废气门通道的第一流动侧和第二流动侧。

在另一个示例中,阀板501上的凹槽的尺寸可以设定成接收耦接到阀板的废气门通道的中央壁,从而将废气门通道分成第一流动侧和第二流动侧。第一流动侧可以耦接到涡轮(例如,图1中所示的涡轮72)的第一涡管(例如,图1中的涡管55a),并且第二流动侧可以耦接到涡轮的第二涡管(例如,涡管55b)。以这种方式,第一涡管和第二涡管中的排气流可以在废气门通道的分开的流动侧中流动(朝向废气门阀的下游)而不混合。在到达废气门阀之后,排气流可以保持分离,直到阀板501被调整到允许废气门通道中的排气向下游流动到催化剂的打开位置。阀板上的弯曲表面可以将排气流直接向下游引导至催化剂,而不撞击在通道的侧壁上,从而最小化排气能量损失,而加快催化剂起燃。

转到图6a-图6b,公开了示意图,其示出了包括来自图5a-5c的阀板501和致动机构的阀臂507以及废气门通道604的废气门(例如,废气门阀)的第四实施例。图6a示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的第一视图600。图6b示出了处于关闭位置的废气门阀的第四实施例的第二视图602。在第一视图和第二视图中的每一个中,阀板501包括为肋的形式的第一配合特征部606以及与上面参考图5a-5c公开的阀板的特征部类似的特征部。来自发动机的排气流(由流动方向601所示)在通道的上游端607处进入在废气门通道604的内部区域中形成的主要开口614。来自上游端607的排气流可以通过废气门通道604的第一开口614a和第二开口614b流到废气门的下游端608。形成在废气门通道604中的中央壁615将通道分成第一侧面636和第二侧面638。

阀板501可以安装在废气门通道604的下游端608处。当阀板501关闭时,阀板的内圆形面512紧靠(例如,共面接触)废气门通道604的内部节段620,并且紧密地密封通道。在关闭的废气门位置中,凸起边缘505设置在废气门的下游端608处的第一开口614a和第二开口614b内,其中侧开口506形成在由通道壁封闭的凸起边缘的相对端部上。将废气门通道604分成第一侧面636和第二侧面638,使得第一侧面636可以连接到涡轮(图1所示的涡轮72)的第一涡管(例如,图1所示的涡管55a),并且第二侧面638可以连接到涡轮的第二涡管(例如,图1所示的涡管55b)。在这种情况下,来自第一涡管的第一排气部分可以经由第一开口614a流入废气门通道604的第一侧面636,并且来自第二涡管的第二排气部分可以经由通道的第二开口614b流入废气门通道604的第二侧面638。以这种方式,阀板501的第一配合特征部(例如,肋)606和废气门通道604的中央壁615可以最小化废气门通道的第一侧面636和第二侧面638上的第一排气部分和第二排气部分之间的流动相互作用。

如下面参考图7a-图7b进一步公开的,当阀板501被调整到打开位置时,形成侧开口506的弯曲表面513可以经由废气门通道的出口引导排气流。在一个示例中,当阀板501被调整到打开位置时,侧开口506可以具有直径650,其被设定尺寸以加快通过废气门通道604的出口的排气流。在其他示例中,侧开口506的直径650可以等于或大于废气门通道604的直径652。在进一步示例中,阀板501可以被调整成关闭,使得阀板501的基部覆盖通道的端部处的开口,并且基部的内侧抵靠通道的端部。

进一步,形成凸起边缘505和侧开口506的弯曲表面513可以被配置具有倾斜凹表面(如图5a-图5c所示),以在阀板501被调整到打开位置时沿朝向排气催化剂的方向引导排气流。弯曲表面513可以沿多个方向在侧壁514之间弯曲,从而形成多平面弯曲表面,其形成侧开口506和凸起边缘505。例如,弯曲表面513可以朝向侧开口506弯曲,从而将排气流引向排气催化剂,如下面参考图7a-7b进一步示出的。

如图6a所示,第一间隙616和第二间隙617可以形成在凸起边缘505的侧壁514与废气门通道604的第一内壁609上的唇缘613之间。第一间隙和第二间隙中的每一个的尺寸可以设定成允许容易地打开和关闭阀板501,而不摩擦废气门通道的内壁。凸起边缘505的尺寸可以设定为具有长度622,其使废气门出口处的湍流排气流状况最小化。如图6b所示,基于在废气门通道的第一内壁609与唇部表面610之间形成的收缩节段612的位置,和/或基于弯曲表面513的期望的曲率角,凸起边缘505的长度622可以具有第一长度(例如,长度622可以增加以为弯曲表面513提供大的曲率角度)。在其他示例中,凸起边缘505的长度622可以被选择为具有第二长度,其中第二长度可以大于第一长度。在进一步示例中,长度622可以特定于废气门通道604的几何形状以及将排气流引向排气催化剂所需的流动转向的量。

例如,凸起边缘505可以定位在距收缩节段612的距离618处。在一个示例中,距离618可以减小,使得凸起边缘505与收缩节段612的边缘共面接触或邻近收缩节段612的边缘。

如图6a-图6b所示,收缩节段612形成在废气门通道的第一内壁609与唇部表面610之间的接合处。作为示例,收缩节段612可以相对于通道的中心轴线603仅形成在废气门通道的第一侧面644上,并且第一侧面644是与阀板的第一侧面624相同的侧面。收缩节段612具有可以小于阈值高度的高度627。作为示例,阈值高度可以是收缩节段的高度,其使通道出口处的湍流状况最小化。可以选择收缩节段612的高度627和其距阀板501的距离618,以在通道出口处产生从最小所需废气门流量率到最大所需废气门流量率的排气流量率。通道出口处的排气流量的范围可以根据发动机类型、安装到发动机的涡轮增压器的类型以及涡轮增压器的数量而变化。

安装在阀板501的后表面522上的阀臂507可以耦接到致动机构,沿方向530所示出的。致动机构可以被调整以打开阀板501,从而允许排气流经由通道出口到阀板501下游的排气催化剂。例如,通过包括液压的、机械的或电的各种方法可以控制致动机构。下面参考图7a-图7b进一步公开了示出处于打开位置的的阀板501的示例。

现在转到图6c,公开了示意图605,其示出了包括阀板501、致动机构的阀臂507和废气门通道604的废气门(例如,废气门阀)的替代实施例。安装到废气门通道604的下游端608的阀板501可以包括第一配合特征部606,形成凸起边缘505和侧开口506的弯曲表面513。第一配合特征部可以是形成在弯曲表面513上的肋。凸起边缘505包括侧壁514、弯曲边缘516和弯曲节段523,该弯曲节段523渐缩到阀板501的侧开口506中。在该示例中,与图5a-图6b中公开的凸起边缘相比,凸起边缘505的长度622被示出为更长。另外,围绕凸起边缘505和侧开口506的内圆形表面512与图5a-图6b中公开的内圆形表面相比具有更小的表面积。

如图6c所示,凸起边缘505被示出为圆形形状,但是可以利用其他几何形状。进一步,阀板501包括圆形部分510,该圆形部分510将侧壁514连接到形成在阀板的后表面522上的圆形元件519。当废气门关闭时,阀板501可以沿中心进气道轴线603轴向安装到废气门通道的下游端608。

来自发动机的排气流经由通道的上游端607处的第一开口614a和第二开口614b进入废气门通道604。形成在废气门通道604中的中央壁615将通道分成第一侧面636和第二侧面638。当调整到关闭的废气门位置时,阀板501的凸起边缘505可以设置在废气门通道604的下游端608处的第一开口614a和第二开口614b内部。例如,在该关闭的废气门位置中,凸起边缘505的侧壁514不接触废气门通道604的第一内壁630,并且形成在凸起边缘505的相对侧626上的侧开口506面向通道的第二内壁632。在另一个示例中,第一配合特征部606可以设置在通道内部,使得第一配合特征部的配合表面与中央壁615的一个端部共面接触。

废气门通道604的第一侧面636可以连接到涡轮(图1所示的涡轮72)的第一涡管(例如,图1所示的涡管55a),并且第二侧面638可以连接到涡轮的第二涡管(例如,图1所示的涡管55b)。在该示例中,来自第一涡管的第一排气部分可以经由第一开口614a流入废气门通道604的第一侧面636,并且来自第二涡管的第二排气部分可以经由通道的第二开口614b流入废气门通道604的第二侧面638。以这种方式,阀板501的第一配合特征部606和废气门通道604的中央壁615可以最小化废气门通道的第一侧面636和第二侧面638上的第一排气部分和第二排气部分之间的流动相互作用。

当废气门阀被调整到打开位置时,阀板501上的弯曲表面513可以沿第一方向628a和第二方向628b引导排气流。作为示例,在废气门通道604的第一侧面636上流动的第一排气部分可以经由第一方向628a离开通道,并且在废气门通道604的第二侧面638上流动的第二排气部分可以经由第二方向628b离开通道。在一个示例中,弯曲表面513可以沿多个方向在侧壁514之间弯曲,从而形成多平面弯曲表面,该多平面弯曲表面形成侧开口506和凸起边缘505。在一个示例中,弯曲表面513可以朝向侧开口506弯曲,从而沿着方向628引导排气流。

具有平坦表面509和平面边缘511的阀臂507可以在第一端部634处耦接到阀板501的后表面522,而阀臂507的第二端635可以沿方向530连接到致动机构。作为示例,致动机构可以是机械致动器、液压致动器或电致动器,其可以在发动机操作期间被调整以打开和关闭阀板。在发动机操作期间,致动机构可以被调整以移动阀臂507以枢转地打开阀板501并且保持阀板打开,从而允许排气流到放置在废气门下游的排气催化剂。当废气门打开时,可以部分地设置在主要开口内的侧壁514和弯曲表面513可以经由侧开口506将排气流引导到排气催化剂。

以这种方式,废气门可以通过废气门通道将排气流直接引导到排气催化剂,同时最小化由于排气流撞击在通道壁上而引起的排气能量损失。通过更直接地使排气流到排气催化剂,可以有效地使用排气能量来预热催化剂,从而加快催化剂起燃,同时减少燃料排放。

转到图7a-图7b,示出了示意图,其示出了包括处于部分打开位置的阀板501、致动机构的阀臂507和废气门通道604的废气门(例如,废气门阀)的第四实施例。图7a示出了处于部分打开位置的废气门阀的第四实施例的第一视图700。图7b示出了处于部分打开位置的废气门阀的第四实施例的第二视图702。废气门阀的部分打开位置可以是完全关闭位置和完全打开位置之间的位置。当处于完全关闭位置时,不存在通过通道出口720的排气流,而完全打开位置涉及最大量的开口,其中最大量的排气流通过通道出口720并且在旁路通道中的下游。在第一视图和第二视图中的每一个中,阀板501部分地打开以允许沿第一方向的排气流,如箭头709所示。废气门通道604包括圆形内边缘705、圆形外边缘706和主要开口614。

当通过方向530处放置的致动机构调整为部分打开时,阀臂507可以使阀板501倾斜以沿方向716向外打开,使得阀板501的内面715可以沿轴线712对齐以形成轴线712和轴线714之间的第一倾斜角710。例如,当废气门从关闭位置移动到部分打开位置(或朝向完全打开位置)时,阀板501上的凸起边缘505在唇部表面610内枢转并且侧开口506向外移动并远离通道604。在另一个示例中,阀板501可以被调整成打开,使得阀板501的第一侧面624在通道604的包括收缩节段612的第一侧面644处铰接在通道604内,并且阀板501的第二侧面625在通道的不包括收缩节段的第二侧面645处与通道间隔开。作为示例,阀板501的第一侧面624可以包括凸起边缘505,而第二侧面625包括侧开口506。在另一个示例中,废气门通道604的第一内壁609和唇部表面610可以形成通道的第一侧面644,而第二内壁611可以形成通道的第二侧面645。进一步,阀板501的第一侧面624和废气门通道的第一侧面644可以彼此对齐(例如,在废气门的相对于中心轴线603的相同侧面上)。类似地,阀板501的第二侧面625和废气门通道604的第二侧面645可以彼此对齐(例如,在废气门的相对于中心轴线603的相同侧面上)。

例如,废气门阀可以被调整到部分打开的位置中,其中倾斜角710的范围为5度-12度。当废气门调整到部分打开位置时,凸起边缘505的侧壁514可以保持部分地设置在第一开口614a和第二开口614b的下游端608内,以引导排气流通过废气门出口720。在部分打开的废气门位置中,阀板501上的第一配合特征部606可以在邻近中央壁615的位置处保持设置在废气门通道中,中央壁615将通道分成第一侧面636和第二侧面638。

来自发动机的排气流(由流动箭头601a和601b示出)可以经由废气门通道604的上游端607继续进入第一开口614a和第二开口614b。在这种情况下,如流动箭头601a所示,第一排气部分可以进入第一侧面636,并且如流动箭头601b所示,第二排气部分可以进入第二侧面638。通道的第一侧面636上的第一排气部分可以朝向阀板501流动并且沿着流动方向709a离开,并且通道的第二侧面638上的第二排气部分可以朝向阀板501流动并且沿着流动方向709b离开。以这种方式,阀板501的第一配合特征部606和废气门通道604的中央壁615可以在发动机操作期间使废气门通道的第一侧面636和第二侧面638上的排气部分之间的流动相互作用最小化。

在废气门通道604的第一内壁609和唇部表面610之间的接合处形成的收缩节段612可以在流动沿着第一方向离开侧开口506之前使排气流速在阀板501的上游增加,如箭头709所示。离开废气门出口720的排气流体积(例如,排气的量)可以取决于废气门阀的倾斜角710的大小。随着倾斜角710增大,离开废气门出口720并且到达放置在废气门阀下游的排气催化剂的排气的体积可以增加。以这种方式,阀板501的倾斜角710可以被选择性地调整,以改变在废气门的下游递送到排气催化剂的排气的量。

转到图8a-图8b,示出了示意图,其示出了包括处于完全打开位置的阀板501、致动机构的阀臂507和废气门通道604的废气门(例如,废气门阀)的第四实施例。图8a示出了处于完全打开位置的废气门阀的一部分的截面图800。图8b示出了处于完全打开位置的废气门阀的三维视图802。在截面图800中,阀板501完全打开以允许通道的第二侧面中的排气流沿方向709b离开。三维视图802示出了沿着流动方向70a和70b离开的通道的第一侧面和第二侧面中的排气流。

废气门通道604包括形成在唇部表面610上游的第一内壁609。在一个示例中,第一内壁609具有在收缩节段612处形成的唇缘613,收缩节段612渐缩到废气门通道604的唇部表面610。作为示例,唇部表面610可以形成在收缩节段612的下游,唇部表面610具有大于收缩节段612的第二直径724的第一直径722。在另一个示例中,唇部表面610的第一直径722可以与收缩节段612上游的通道604的第三直径725相同。在其他示例中,收缩节段612可以仅围绕通道604的周向的一部分延伸,其中该部分与阀板501的第一侧面624对齐。第一内壁609和唇部表面610可以限定废气门通道的第一侧面644,而第二内壁611限定通道的第二侧面645。

如图8a-图8b所示,附接到阀板501的后表面522的阀臂507可以通过在方向530上定位的致动器进行调整,以完全打开废气门阀。例如,当废气门从部分打开位置移动到完全打开位置时,阀板501上的凸起边缘505在唇部表面610内枢转,并且侧开口506向外移动并远离通道604。在另一个示例中,如图8a所示,通过使阀板501以在轴线712和714之间形成的第二倾斜角806倾斜,废气门阀可以可枢转地打开。在一个示例中,如图8a中的流动方向709b所示,废气门阀可以保持枢转地打开,其中倾斜角806的范围为12度至25度,从而允许大量排气流通过废气门出口720。废气门通道604的第一侧面636上的第一排气部分可以经由流动方向709a离开出口720,而通道的第二侧面638上的第二排气部分可以经由流动方向709b离开出口,如图8b所示。在这种情况下,第一配合特征部606和中央壁615可以在废气门通道604中形成分隔阻隔件,其在阀板501被调整到打开位置时减少或最小化通道的第一侧面636和第二侧面638中的排气流的混合。在其他示例中,阀板501可以包括形成侧开口506的弯曲表面(诸如图7a中的弯曲表面513),并且可以与通道604上的收缩节段612一起作用以经由废气门出口720将排气流引导到放置在废气门阀下游的排气催化剂。

以这种方式,形成阀板501上的侧开口506的弯曲表面可以与废气门通道604上的收缩节段612一起作用,以将排气流直接引导到排气催化剂,同时减少由于排气流撞击在通道的壁上引起的排气能量损失。通过将排气流向下游直接引导到排气催化剂,可以减少催化剂的预热持续时间以加快催化剂起燃,同时使燃料排放最小化。

转到图9a-图9b,示出了示意图,其示出了包括处于关闭位置的阀板501、附接到致动机构的阀臂507和废气门通道604的废气门(例如,废气门阀)的第四实施例。图9a示出了废气门通道的第一侧面的一部分的第一截面图900,其中废气门阀处于关闭位置。图9b示出了处于关闭位置的废气门阀的第五实施例的第二截面图902。在第一截面图和第二截面图中的每一个中,阀板501安装到废气门通道604的下游端608。如图9a所示,排气流在通道的上游端607处经由第一开口614a进入通道。如图9b所示,排气流可以在通道的上游端607处经由第一开口614a和第二开口614b进入由中央壁615分叉的通道。

废气门通道604包括形成通道的第一侧面644的第一内壁609和唇部表面610。废气门通道604还包括形成通道的第二侧面645的第二内壁611。第二内壁611包括可以与阀板501的内圆形表面512共面接触的前端912。第一内壁609包括限定第一内壁609和第二内壁611之间的边界的侧边缘909。第一内壁609可以形成在唇部表面610的上游,使得形成在两个壁之间的收缩节段612沿着唇缘613渐缩到唇部表面610。在一个示例中,唇部表面610可以在收缩节段612的下游形成,唇部表面610具有比收缩节段612的第二直径920大的第一直径(诸如图8a中所示的直径722)。例如,当废气门关闭时,阀板501上的凸起边缘505可以位于唇部表面610内。在其他示例中,收缩节段612可以从阀板501上游的位置到唇部表面610处并靠近阀板501的位置朝向通道604的中心轴线603向内弯曲。

第一内壁609具有壁厚906,壁厚906的尺寸可以在废气门通道604内的排气流的方向601上逐渐增大。作为示例,第一内壁609的壁厚906可以在上游端607处具有第一壁厚,并且在废气门通道604的收缩节段612处具有第二壁厚,第二壁厚大于第一壁厚。在一个示例中,第一内壁609的壁厚906可以从4mm变化到8mm。在其他示例中,废气门通道604的侧壁913可以在收缩节段612处朝向通道604的中心轴线603变窄,并且变窄可以随着侧壁913更靠近阀板而增加。相反,第二内壁611可以在废气门通道604的整个长度上具有均匀的壁厚907。作为示例,第二内壁611可以具有从4mm变化到5mm的壁厚。

当阀板501关闭时,凸起边缘505可以设置在废气门通道604内部,其中凸起边缘505的弯曲边缘516在弯曲边缘516和唇部表面610上游的唇缘613之间形成间隙927,如图9a所示。作为示例,当废气门处于关闭位置时,凸起边缘505可以装配在唇部表面610内。当废气门阀调整到打开位置时,与凸起边缘505相对的形成侧开口506的弯曲表面513可以将排气流引导到排气催化剂。例如,弯曲表面513可以沿多个方向在侧壁514之间弯曲,从而形成多平面弯曲表面,该多平面弯曲表面形成侧开口506和凸起边缘505。在一个示例中,弯曲表面513可以与通道604中的收缩节段612一起作用以将排气流引导到排气催化剂。

唇部表面610的前部部分可以与废气门阀的内圆形表面512共面接触,其中凸起边缘505在唇缘613、内圆形表面512和唇部表面610之间形成环形壳体917。阀板501的内圆形表面512可以沿着接触界面914紧靠废气门通道604的前部部分912。类似地,可以在唇部表面610的表面、内圆形表面512和凸起边缘505的侧壁514的表面之间形成环形开口908,其中侧边缘916形成围壁中的一个。

阀臂507可以附接到阀板501的中央节段910,而阀臂507的下游端935可以沿方向530耦接到致动机构。作为示例,可以使用包括机械致动器、液压致动器和电致动器的不同类型的致动器来调整阀臂507,以在发动机操作期间打开和关闭废气门阀。当调整到打开的废气门位置时,阀板501的凸起边缘505可以与废气门通道604上的收缩节段612一起作用,以将排气流引导到废气门阀下游的排气催化剂。当阀板被调整到打开位置时,阀板501上的第一配合特征部606可以与中央壁615的一个端部脱离。当废气门阀被调整到打开位置时,废气门通道604的第一侧面636上的第一排气部分可以朝向阀板501流动并且经由第一方向离开通道出口,并且通道的第二侧面638上的第二排气部分可以朝向阀板流动并且经由第二方向离开通道出口,两个排气部分都被引导到放置在废气门下游的催化剂,而不撞击在通道的侧壁上。以这种方式,通过最小化由于排气流撞击在废气门通道的侧壁上而引起的排气能量损失,废气门可以改善排气流动效率,从而减少催化剂预热持续时间,同时使燃料排放最小化。

尽管图6a-图9b示出了作为与废气门通道的中央壁配合的阀板的第一配合特征部的肋,但是在替代实施例中,图6a-图9b中所示的废气门阀可以代替地包括作为与废气门通道的延伸的中央壁配合的阀板的第一配合特征部的凹槽,如图10a-图10e所示,如下面进一步描述的。

图10a-图10e示出了可以包括在围绕双涡管涡轮的旁路通道(诸如图1所示的旁路通道166和涡轮92)中的废气门的第五实施例的示意图,其中废气门包括阀板和废气门通道。在第五实施例中,废气门通道可以分叉并且适于与阀板的配合特征部配合。参考图10a和1图0b,公开了废气门阀的第五实施例的示意图1000和1002。阀板1010包括环形部分1012、基部1014、凸起边缘1016、侧开口1020和凹槽1022。形成在环形部分1012的外表面上的环形元件1018可以提供将阀板1010耦接到致动器(未示出)的手段。环形部分1012经由基部1014连接到凸起边缘1016,从而形成单个整体阀板。侧开口1020可以在凸起边缘1016的侧边缘1024与内表面428的外边缘1026之间形成在凸起边缘1016的一个端部上。尽管未示出,但是内表面1028可以形成阀板1010的弯曲表面(例如,多平面弯曲表面)。

如图10a所示,形成在阀板1010的凸起边缘1016的相对于阀板1010的中心轴线1009的中心部分中的凹槽1022可以将凸起边缘1016分成第一节段1029和第二节段1030。凸起边缘1016还可以包括唇缘1032和延伸到第一节段1029和第二节段1030的内壁1034。凹槽1022可以从阀板1020的内表面1028延伸到凸起边缘1016的唇缘1032。凹槽1022可以凹入阀板1020的内壁1034和/或内表面1028中。作为示例,如参考图10c进一步公开的,凹槽1022的尺寸可以设定成接收中央壁的配合表面。

当阀板1010耦接到处于关闭位置的废气门通道(例如,图3a和图3b中的通道310)时,废气门通道的中央壁可以抵靠凹槽1022定位并且设置在凹槽1022中,其中中央壁的配合表面与凹槽1022的内表面共面接触。在这种情况下,中央壁可以将废气门通道分成第一侧面和第二侧面,其中通道的第一侧面上的第一排气部分流向阀板1010的第一节段1029,并且通道的第二侧面中的第二排气部分流入阀板1010的第二节段1030中。废气门通道中的中央壁可以延伸到凹槽1022中,以将通道的第一侧面上的第一排气部分与通道的第二侧面上的第二排气流部分分离,从而最小化通道中第一排气部分和第二排气部分之间的流动相互作用。

当阀板1010被调整到打开的阀位置时,废气门通道中的中央壁的配合表面可以与凹槽1022脱离,并且阀板1010的弯曲表面可以将排气流引导到废气门下游的排气催化剂。作为示例,通过阀板1010的弯曲表面可以将废气门通道的第一侧面上的第一排气部分和第二通道上的第二排气部分引导到排气催化剂,同时不撞击在废气门通道的侧壁上,从而最小化排气能量损失并且加快催化剂起燃。参考图10c进一步公开了阀板1010上的凹槽1022和废气门通道中的中央壁的细节。

参考图10c,公开了废气门阀的第五实施例的截面图1004。图10c-图10e中所示的实施例可以相对于图10a-图10b中所示的实施例进行简化;然而,图10c-图10e中所示的实施例的特征部可以是类似的,但是在附图之间可以使用不同的附图标记,如下面进一步解释的。废气门阀包括耦接到废气门通道1052的阀板1050(类似于图10a-10c中所示的阀板1010)。阀板1050包括基部1054、凸起边缘1058、侧开口1059和凹槽1060。例如,阀板1050的凹槽1060可以接收废气门通道1052的中央壁1076的配合部分1075,其将凸起边缘1016分成第一节段1062和第二节段1064。作为示例,中央壁1076的配合部分1075可以是中央壁的一个端部。中央壁1076可以从废气门通道1052延伸到阀板1050中,经过凸起边缘1058的唇缘1070并进入凹槽1060中,从而将阀板1050分成阀板1050的第一节段1062和第二节段1064。以这种方式,中央壁1076一直延伸到基部1054的内表面1053。形成在阀板1050的基部1054的外表面上的环形元件1056可以提供用于将阀板1050耦接到致动器(未示出)的手段。基部1054连接到凸起边缘1058以形成单个整体阀板。凸起边缘1058上的内表面1061可以在阀板1050上形成弯曲表面(例如,多平面弯曲表面)。尽管未示出,但是废气门通道1052可以包括形成在废气门通道的第一内壁和第二内壁之间的接合处的唇部表面(例如,图4c中所示的唇部表面472)。形成在废气门通道1052的中央部分中的中央壁1076将废气门通道分成第一侧面1078和第二侧面1080。

当阀板1050被调整到关闭的阀位置时,废气门通道1052的中央壁1076的配合部分1075设置在阀板1050上的凹槽1022中。在关闭的废气门位置中,阀板1050设置在废气门通道1052中的开口1068内部。当阀板1050关闭时,通道的第一侧面1078上的第一排气部分可以流向阀板1050的第一节段1029,并且通道的第二侧面1080上的第二排气部分可以流向阀板1050的第二节段1030。以这种方式,废气门通道1052的中央壁1076可以提供阻隔件,该阻隔件阻止通道的第一侧面1078上的第一排气部分与通道的第二侧面1080上的第二排气部分混合。以这种方式,废气门通道1052的中央壁1076可以定位在阀板1050的凹槽中,以停止废气门通道的第一侧面1078和第二侧面1080中的排气部分之间的流动相互作用。

当阀板1050被调整到打开位置时,废气门通道中的排气流被引导到放置在废气门下游的催化剂。在这种情况下,废气门通道1052的第一侧面1078和第二侧面1080上的第一排气部分和第二排气部分可以被引导到催化剂,而不允许排气流撞击在废气门通道1052的侧壁上。以这种方式,最小化废气门通道中的排气能量损失,同时加快催化剂起燃。参考图10d和图10e进一步公开了阀板1050上的凹槽1022和废气门通道1052的中央壁1076的细节。

参考图10d,公开了废气门阀板1050的第五实施例的截面图1006。阀板1050的凹槽1022可以形成在凸起边缘1058的第一弯曲部分1082与凸起边缘1058的第二弯曲部分1084之间。例如,阀板1050的凹槽1022可以形成在第一弯曲部分1082的第一端部1086与第二弯曲部分1084的第一端部1088之间。第一弯曲部分1082和第二弯曲部分1084中的每一个可以包括部分地围绕基部1054的内部部分1085延伸的第二端部1090和1092。凹槽1022的尺寸可以设定成接收将废气门通道分成第一侧面和第二侧面的废气门通道的中央壁(例如,图10c中所示的中央壁1076)。凹槽1022可以具有高度1094和宽度1096,当阀板1050抵靠废气门通道关闭时,凹槽1022的尺寸和形状设定成配合在中央壁1076上。

当阀板1050耦接到废气门通道(例如,图10c中所示的通道1052)时,阀板1050的第一节段1062可以与废气门通道1052的第一侧面1078对齐,并且阀板的第二节段1064可以与废气门通道1052的第二侧面1080对齐。以这种方式,废气门通道的中央壁(例如图10c中所示的中央壁1076)可以定位在凹槽1022中,以分离废气门通道1052的第一部分和第二部分中的排气流。

参考图10e,公开了废气门通道1052的截面图1008。废气门通道1052的中央壁1076可以连接到通道内壁的第一节段1095和第二节段1097,从而将通道分成第一侧面1078和第二侧面1080。废气门通道1052的中央壁1076可以具有高度1098和宽度1099,其尺寸设定成使得第一侧面1078和第二侧面1080的区域的尺寸设定成根据发动机操作使得最大废气门流通过通道。

以这种方式,废气门阀可以包括将通道分成第一侧面和第二侧面的中央壁,其中通道的第一侧面接收来自涡轮的第一涡管的第一排气部分,并且通道的第二侧面接收来自涡轮的第二涡管的第二排气。中央壁适于与废气门阀的阀板的内部上的配合特征部配合。阀板上的配合特征部可以是肋(如图4a-图4e所示)或凹槽(如图10a-图10e所示)。肋实施例或凹槽实施例中的任一个可以与本文公开的废气门阀的任何其他实施例组合。中央壁延伸到阀板的凸起边缘的唇缘(在肋实施例中)或延伸经过唇缘并到阀板的基部的内壁(在凹槽实施例中)。以这种方式,当阀板抵靠废气门通道关闭时,废气门通道的中央壁的端部可以适于与阀板的配合特征部共面接触。在该位置中,中间壁的任一侧面上的两个涡管之间的流保持分离。通过分离废气门通道中的排气流,最小化废气门通道的第一侧面和第二侧面中的排气部分之间的流动相互作用。

将排气流引导到废气门下游的催化剂而不使排气在多个方向上扇出的技术效果允许废气门减少到涡轮增压器壁的排气能量损失。进一步,在废气门通道中提供收缩节段的技术效果允许通道中的排气流在离开废气门之前加速,从而减少通道壁的排气能量损失,同时加快催化剂起燃。更进一步,在阀板和废气门通道中的中央壁上提供配合特征部的技术效果允许通道被分成第一侧面和第二侧面,其中通道的任一个侧面中的排气流不混合。可以建立两组汽缸,使得在发动机的点火顺序中,来自随后汽缸的排气在第一涡管和第二涡管之间交替。这样的配置能够允许四缸发动机使用超过180度的排气门升程持续时间,而不使在排气事件开始时具有高排气歧管压力的一个汽缸在前一个汽缸排气事件结束时将排气推入前一个汽缸。需要大于180度的排气门升程持续时间来提高发动机的泵送效率。附加地,使用具有分离通道的歧管和涡轮增压器允许汽缸排气门和涡轮之间的更小容积,这增加了泄放排气能量到涡轮功的转换。这可以改善车辆的燃料经济性和瞬态性能。

在一个示例中,一种废气门包括:阀板,该阀板包括具有多平面弯曲表面的内部和沿着该弯曲表面居中的第一配合特征部,该弯曲表面在阀板的相对侧上形成凸起边缘和侧开口;以及由中央壁分叉的通道,中央壁的端部包括适于与第一配合特征部共面接触的第二配合特征部。

在前述示例中,附加地或可选地,阀板定位在通道的端部处,并且其中通道包括定位在阀板上游并与凸起边缘对齐的收缩节段。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,弯曲表面在阀板的第一侧面上形成凸起边缘并且在阀板的第二侧面上形成侧开口。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,第一配合特征部是从弯曲表面向外并且朝向通道中的中央壁延伸的肋。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,肋包括连接到弯曲部分的线性部分,线性部分沿着凸起边缘向外延伸,并且弯曲部分沿着弯曲表面的一部分周向延伸。

在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,第一配合特征部是形成在弯曲表面上的凹槽,凹槽成形为接收中央壁的第二配合特征部。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,当阀板处于关闭位置时,第一配合特征部和中央壁将通道分成第一侧面和第二侧面,其中第一侧面与第二侧面相对地形成。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,通道包括仅围绕通道的周向的一部分延伸的收缩节段,其中该一部分与阀板的第一侧面对齐。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,通道进一步包括形成在收缩节段下游的唇部,唇部具有比收缩节段更大的直径。

在另一个示例中,一种废气门包括:阀板,该阀板包括形成在阀板的内部基部上的多平面弯曲表面,该弯曲表面在阀板的第一侧面上形成凸起边缘,并且在阀板的第二侧面上形成侧开口,以及在阀板中居中并且从弯曲表面向外延伸的肋;以及由中心壁分叉的通道,中心壁的端部适于与肋配合,阀板定位在通道的端部处。在前述示例中,附加地或可选地,通道包括在阀板上游定位在通道的第一侧面上的收缩节段,其中通道的第一侧面与阀板的第二侧面对齐。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,通道进一步包括形成在收缩节段下游的唇部,唇部具有比收缩节段更大的直径。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,中央壁的端部布置成与唇部齐平,并且其中适于与中央壁的端部配合的肋的外端布置成与凸起边缘齐平。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,当阀板处于关闭位置时,肋和中央壁将通道分成第一侧面和第二侧面,其中第一侧面与第二侧面相对地形成。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,当阀板处于关闭位置时,阀板的肋和多平面弯曲表面面向通道的内部,并且侧开口面向通道的内部侧壁。

在又一个示例中,一种系统包括:双涡管涡轮,其包括第一涡管和第二涡管;旁路通道,其在第一端部处耦接到第一涡管和第二涡管并且在第二端部处耦接到定位在涡轮下游的催化剂;以及废气门,其设置在旁路通道内,该废气门包括:耦接在旁路通道内的废气门通道,该废气门通道包括中央壁,该中央壁将废气门通道分成与第一涡管流体连通的第一通道和与第二涡管流体连通的第二通道,其中中央壁的端部延伸经过外壁的端部和废气门通道的唇部;以及阀板,其定位在废气门通道的端部处并且包括阀板的内部上的多平面弯曲表面,该弯曲表面在阀板的第一侧面上形成凸起边缘并且在阀板的第二侧面上形成侧开口,其中在凸起边缘的中心中形成狭槽并且中央壁的端部适于与狭槽配合。在前述示例中,附加地或可选地,废气门通道包括收缩节段,并且在废气门通道的端部处在收缩节段的下游形成唇部。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,阀板被定位在唇部的下游的废气门通道的端部处,并且其中当阀板处于关闭位置时,凸起边缘抵靠唇部定位。在前述示例中的任一个或所有中,附加地或可选地,收缩节段在废气门通道的与阀板的第一侧面相同的相同侧面上对齐。

需注意,本文包括的示例系统可以与各种废气门阀系统配置一起使用。应该理解,本文公开的配置在本质上是示例性的,且这些具体实施例不应视为限制性意义,因为许多变化是可能的。例如,上述技术可以应用于各种废气门阀系统。本公开的主题包括各种系统和配置,以及本文所公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应该理解,这些权利要求包括一个或更多这些元件的结合,既不要求也不排除两个或更多这些元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求来要求保护。这些权利要求,无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围,也被视为包括在本公开的主题之内。

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