阀的制作方法

背景技术：

排气节流阀用于调节从内燃机例如在车辆内排放的排气的流量。排气通常从排气歧管内的内燃机的排气口收集，并在排放到大气中之前通过管道引导至排气后处理系统。这种排气节流阀通常包括布置在管道内的阀构件，该阀构件是可移动的，以选择性地允许或限制和/或基本上防止排气通过管道。

当排气节流阀被致动以限制或基本阻塞管道时，排气节流阀上游(即，在排气歧管和管道内)的排气压力将增加。当内燃机的出口端口被打开以排出更多的排气时，出口歧管中增加的排气压力将被传递到发动机缸中并作用在活塞头上。这导致对活塞在发动机气缸内的运动的增加的阻力，从而降低了发动机的速度。这样，排气节流阀可用于提供发动机制动。关闭排气节流阀的同时停止向发动机的燃料输送，可以提高发动机制动的效率。

排气节流阀也可以与具有涡轮增压器的发动机系统一起使用。这样的涡轮增压器通常包括压缩机和涡轮，压缩机和涡轮被安装成在公共轴上旋转，以使得它们一致地运动。动能由涡轮收集并用于为压缩机提供动力，从而增加进入发动机的进气压力，这导致发动机产生的功率的量的相应增加。除上述制动作用外，当涡轮增压发动机系统的排气节流阀关闭时，排气节流阀的作用实质上是限制或阻止排气通过涡轮，从而减少了由涡轮收集的动能。此外，在制动期间不再将燃料输送到发动机，因此，仅有较少的能量可用于涡轮驱动压缩机。这样，由压缩机引起的进气压力的增加(即，“促升(boost)”的量)减小了，因此由压缩的进气施加在发动机活塞上的正压也减小了。由于排气节流阀的作用是限制流出涡轮的流量，因此当来自发动机的空气被排到排气歧管时，排气歧管中的压力会增加。这使得相邻的缸的活塞更难排出压缩空气，因此增加了保持发动机转动所需的功(work)的量。这增加了发动机吸收的功率，并增强了制动效果。

在其他应用中，排气节流阀可用于提高排气后处理系统的效率。大多数后处理系统只有在经过它们的排气足够热的情况下才能正常运行。在发动机点火后不久和/或在怠速期间，排气的温度可能不足以使后处理系统起作用。通过限制离开发动机的排气流，发动机必须做更多的功，以维持其工作设定点(即特定的发动机转速或输出功率)。这是通过将更多燃料喷射到发动机中来实现的，这导致排气温度升高。排气节流阀的位置可以连续地调节以增加或减少所提供的流量限制量，从而将排气温度保持在期望的温度。也就是说，不需要排气节流阀完全打开或完全关闭。排气然后被传送到后处理系统，在那里有害物质将被去除。

在一些已知的排气节流阀中，排气可能从管道泄漏到大气中。泄漏的排气不会通过后处理系统，因此可能包含对环境有害的排放物。

技术实现要素：

本发明的一个目的是消除或减轻排气从排气节流阀的泄漏。本发明的进一步的实施方式是提供一种改进的或替代的排气节流阀。本发明的另一个目的是提供一种具有排气节流阀的改进的或替代的涡轮增压器系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种配置为与涡轮增压器一起使用的排气节流阀，其中，所述排气节流阀包括：壳体，其限定了配置为接收从所述涡轮增压器的出口排出的排气的管道；阀构件，其布置在管道内，并且可在打开配置和关闭配置之间移动，在打开配置中，允许排气通过管道的流动；在关闭配置中，阻止或限制排气通过管道的流动；轴承构件，其被壳体的孔接收，并配置为支撑阀构件以绕阀轴线旋转；其中，孔在一端处被封闭以基本上防止排气通过孔泄漏。

“封闭”是指孔的端部以某种方式被阻塞，以便基本上限制或阻止排气沿其流动。例如，孔可以是盲孔，使得其仅部分地穿透到壳体中。在这种情况下，排气不可能从孔泄漏到周围环境，因为孔不提供气体流到周围环境的路径。另外地或替代地，可以将物体插入孔中以阻塞孔。物体可以与孔形成密封，以防止排气泄漏出孔。

通常，通过排气节流阀的排气将不会被排气后处理系统处理，因此可能含有对环境有害的物质。因为孔在一端处被封闭，所以基本上阻止或限制了从孔的泄漏，因此减轻了未处理的排气从排气节流阀泄漏到大气的危险。

因为排气节流阀配置为接收来自涡轮的排气，所以应当理解，排气节流阀位于涡轮的下游。涡轮从排气中提取能量以驱动压缩机，因此涡轮下游的排气的压力和温度通常低于涡轮上游。这样，通过将排气节流阀定位在涡轮的下游，排气节流阀的更轻质的结构(即，更薄的壁部分等)可以被使用，从而节省空间和成本。此外，在车辆内使用排气节流阀的情况下，涡轮上游的在发动机的排气歧管与涡轮的入口之间用于容纳排气节流阀的空间的量可能是有限的。因此有利的是，排气节流阀位于涡轮的下游。

所述孔可以是由壳体限定的盲孔。

也就是说，孔仅部分地延伸到壳体中，并且没有完全穿透壳体。这样，孔不包括未处理的排气可沿其从管道泄漏到大气中的路径，因此，减轻了未处理的排气从排气节流阀泄漏到大气中的危险。

所述孔可以是由壳体限定的通孔。孔的端部可以被由孔接收的物体封闭。

也就是说，孔延伸通过并基本上穿透壳体。将理解的是，被孔接收的物体可以是轴承构件，特别是在轴承构件包括被配置为接收阀构件的一部分的盲孔的情况下。

所述物体可以是被孔接收的塞子以在其之间形成基本上气密的密封。

应当理解的是，气密密封阻止或基本上减少了排气沿孔向环境的泄漏。

轴承构件可以是衬套，该衬套包括配置为接收阀构件的轴的一部分的盲孔。

因为轴承部件是“盲孔状的(blind)”，所以没有任何途径使未处理的排气从管道泄漏到环境中。在其他实施方式中，轴承构件可以是包括开口(或通孔)的衬套，该开口被配置为接收阀构件的轴的一部分。

轴承构件可以通过过盈配合被孔接收。

应当理解，在轴承构件和孔之间存在过盈配合是有利的，因为过盈配合将基本上防止排气沿着轴承构件和孔之间的界面通过。

轴承构件和孔可各自包括台阶区部，该台阶区部被配置为当轴承构件被孔接收时形成迷宫式密封。

将理解的是，在轴承构件和孔之间的过盈配合失效的情况下，迷宫式密封进一步提高了密封质量和/或作为后备来工作。

阀构件可以是蝶形阀构件，其包括限定阀轴线的阀轴。阀轴可以至少部分地被轴承构件接收。蝶形阀构件可包括在垂直于阀轴(或阀轴线)的方向上延伸的阀叶。阀叶可配置为与阀轴一起旋转，从而可在所述打开配置和所述关闭配置之间移动，在所述打开配置中排气可穿过排气节流阀，在所述关闭配置中，阀叶基本上阻止或限制排气通过排气节流阀的流动。

轴承构件可以是第一轴承构件，并且孔可以是第一孔。排气节流阀可以进一步包括第二轴承构件，该第二轴承构件被接收在壳体的与第一孔在直径上相对的第二孔内。阀构件可以经由所述第二孔从管道延伸到壳体的外部。

因为阀构件延伸到壳体的外部，所以可以使用外部致动器在阀构件上施加扭矩，以使阀构件在打开位置和关闭位置之间旋转。

涡轮增压器系统可以包括涡轮，并且其中排气节流阀可以定位在涡轮的出口的下游，以便从涡轮接收排气。

如上所述，因为排气节流阀位于涡轮的下游，所以排气节流阀的更轻质的结构可以被使用，从而节省空间和成本。此外，避免了与将排气节流阀定位在涡轮上游相关的空间和包装约束。

尽管本发明的第一方面的管道配置为接收从涡轮增压器的出口排出的排气，但是应当理解，在本发明的其他实施方式中，可以提供这样的排气节流阀，其中管道配置为用于从发动机下游的基本上任何地方接收排气，而不是特定地从涡轮增压器的出口接收排气。

根据本发明的第二方面，提供了一种排气节流阀，其被配置为与涡轮增压器一起使用，该排气节流阀包括：壳体，其限定了被配置为接收从内燃机排出的排气的管道；阀构件，其布置在管道内，并且可在打开配置和关闭配置之间移动，在打开配置中，允许排气通过管道的流动，在关闭配置中，阻止或限制排气通过管道的流动；轴承构件，其由壳体的盲孔接收，其中该轴承构件包括配置为接收并支撑阀构件以绕阀轴线旋转的盲孔。

应当理解，因为孔和轴承构件是“盲孔状的”，所以排气不可能经由孔从排气节流阀泄漏出。因此，大大减少了未处理的排气从管道到排气节流阀外部的意外泄漏。将理解的是，排气节流阀可以位于涡轮增压器的涡轮的进气口的上游，特别地可以位于内燃机的排气歧管的下游。由于孔和轴承构件均是盲孔状的，因此提供了更高的安全性，以防止未经处理的排气从排气节流阀泄漏出去。这在涡轮的上游特别有利，在涡轮的上游，排气的温度和压力高于涡轮的下游。

涡轮增压器系统可包括涡轮，并且其中排气节流阀位于涡轮的入口的上游。

然而，在其他实施方式中，涡轮增压器系统可以包括涡轮，并且排气节流阀可以位于涡轮的出口的下游。

根据本发明的第三方面，提供了一种排气节流阀，其被配置为与涡轮增压器一起使用，其中，所述排气节流阀包括：壳体，其限定了被配置为接收从内燃机排出的排气的管道；阀构件，其布置在管道内，并且可在打开配置和关闭配置之间移动，在打开配置中，允许排气通过管道的流动，在关闭配置中，阻止或限制排气通过管道的流动；和轴承构件，其被壳体的孔接收，并被配置为支撑阀构件以绕阀轴线旋转，其中孔在一端处被封闭以基本上防止排气通过孔泄漏。

将理解的是，在适当的情况下，以上关于本发明的一个方面讨论的可选特征可以等同地应用于本发明的另一方面。

附图说明

现在将参考附图仅通过举例的方式来给出本发明的各种实施方式的详细描述，其中：

图1是包括排气节流阀的涡轮增压发动机系统的示意图；

图2是排气节流阀的第一实施方式的剖视图；

图3是排气节流阀的第二实施方式的一部分的示意性剖视图；并且

图4是排气节流阀的第三实施方式的一部分的示意性剖视图。

具体实施方式

图1示出了包括内燃机4和涡轮增压器6的涡轮增压发动机系统2。发动机4可以是例如汽油发动机或柴油发动机，并且属于往复活塞和缸类型(thereciprocatingpistonandcylindertype)。涡轮增压器6包括压缩机8和涡轮(turbine)10。涡轮10可以是基本上任何合适类型的涡轮，例如固定或可变几何(fixedorvariablegeometry)涡轮、废气门(wastegated)涡轮，或者是单入口或多(例如，双(twin))入口涡轮或类似物。发动机系统2还包括排气节流阀12和排气后处理系统14。在使用期间，进气进入压缩机8，在压缩机8中，进气的压力被压缩机8升高(或“促升(boosted)″)。然后，高压进气被输送到发动机4，在发动机4中，进气与燃料混合并进行被用来产生动力的燃烧。燃烧后，排气(exhaustgases)被从发动机4排出并输送至涡轮10。涡轮10从排气中提取动能，并利用该动能通过涡轮增压器轴16驱动压缩机8。在将排气输送到后处理系统14之前，排气先经过节流阀12。在将处理后的排气释放到环境中之前，后处理系统14从排气中去除环境有害物质(例如，通过过滤或催化转化或类似方式)。

将理解的是，在替代实施方式中，排气节流阀12可以定位在涡轮10的上游，例如在发动机4的排气歧管和涡轮10的入口之间。然而，在车辆内，排气歧管和涡轮的入口之间的空间通常是受到限制的，因此在这种布置中，涡轮增压器6相对于发动机4的位置必须降低，以便容纳排气节流阀12。这减小了涡轮增压器6下方用于操作(例如排油)的可用空间，和/或可能导致发动机系统的空间需求增加。此外，涡轮10上游的排气温度通常高于涡轮10下游的排气温度。因此，在这种布置中，排气节流阀12必须具有坚固的构造，以承受更高的排气温度。这可能导致排气节流阀的尺寸、重量和/或成本增加。因此，排气节流阀优选位于涡轮10的下游，如图1所示。

图2示出了排气节流阀12的第一实施方式的剖视图。排气节流阀12包括壳体18，壳体18限定了大体上圆柱形的用于接收和传输已经通过涡轮10的排气的管道20。所述壳体可以由任何合适的能够承受离开涡轮10的排气的相对高温的刚性材料制成，举例来说，例如球墨铸铁(ductileiron)、不锈钢、其他金属或任何其他合适的材料。管道20的直径可以变化为基本上任何尺寸，如对本领域技术人员来说明显的那样，以适合于其所安装在其中的发动机系统2的操作要求。例如，对于重载应用，该管道的直径可以为大约80或100mm，对于中载应用，该管道的直径可以为大约50或60mm，而对于轻载应用，该管道的直径可以为大约40mm。

在本示例中，排气节流阀12采用蝶形阀的形式并且包括阀构件22。特别地，阀构件22包括阀轴24和从阀轴24向外突出的阀叶26(valveleaf)。为了承受离开涡轮10的排气的相对高温，阀轴24和阀叶26通常由球墨铸铁、不锈钢、金属或任何其他合适的材料制成。

阀轴24经由下轴承衬套28和上轴承衬套30被支撑为围绕阀轴线27旋转。上、下轴承衬套29、30以及阀轴24的材料可以被选择以提供上、下轴承衬套29、30与阀轴24之间的减小的或低的摩擦接触。在轴24由金属制成的情况下，上、下轴承衬套28、30可以由与轴24的金属不同的金属制成。例如，轴24可以由钢制成，而上轴承衬套和下轴承衬套可以由黄铜制成。用于上、下轴承衬套的合适材料的其他示例包括青铜、铸铁、石墨或任何其他合适的材料。在一些实施方式中，可以在上、下轴承衬套28、30与轴24之间的界面处引入润滑剂，以便进一步减小对轴24的运动的摩擦阻力。叠加地或替代地，上、下轴承衬套29、30以及阀轴24的材料选择可以根据其磨损特性进行选择，以延长排气节流阀12的使用寿命。例如，与阀构件轴相互作用的轴承衬套的表面可以涂有低摩擦/磨损涂层。

下轴承衬套28被接收在下部孔29中，下部孔29是在壳体18中形成的盲孔。上轴承衬套30被接收在上部孔31中，上部孔31是在壳体18中形成的通孔。在排气节流阀12的替代实施方式中，上、下轴承衬套28、30可以基本上由任何合适的轴承构件(例如滚动元件轴承或类似物)代替。阀轴24通过上部孔31从管道20延伸到壳体18的外部。阀轴24在壳体18外部的部分通过螺母34固定地连接到阀杆32。阀杆32连接到致动器(未示出)，该致动器可以是电子或气动致动器或类似物。

上轴承衬套30通过接收在上部孔31的凹槽36内的保持环35被保持在适当的位置。为了基本上减少或阻止排气通过上部孔31泄漏，上部孔31设置有密封构件38，该密封构件38被配置为在阀轴24和上部孔31之间形成密封。排气节流阀12还设有压缩弹簧40，该压缩弹簧40配置为抵靠壳体18的外部和阀杆32的一部分以将阀杆32偏压离开壳体18。阀轴24包括向内成台阶的肩部42，该肩部42抵靠密封构件38，并且从而抵抗压缩弹簧40施加在阀杆32上的偏压力。这具有这样的效果，即阀构件22被有效地“悬浮(suspended)″在管道22内，从而阀轴24的最靠近下部孔29的端不会在下部孔29上“到底(bottomout)″，这样防止了不必要的磨损。

在使用过程中，致动器被致动以使阀杆32移位并在阀轴24上施加扭矩。这导致阀构件22的在打开位置和关闭位置之间的旋转运动。阀叶26通常是板状的圆形挡板，并且在打开位置，阀叶26的圆周平行于管道20的中心轴线44对准，如图2所示。阀叶26的这种定向对穿过管道20的排气具有尽可能小的阻力。在关闭位置，阀构件绕阀轴线27旋转90°，从而阀叶26的圆周尽可能靠近限定管道20的壳体18的内部延伸。当处于关闭位置时，应该理解的是，阀叶26作用为物理屏障以基本上限制或阻止进入管道20的排气经过阀构件22。通常，阀构件22能够阻塞管道20的大约90％至99％的横截面。通常，必须在壳体18和阀叶26之间提供少量的间隙以允许阀构件旋转。

当阀构件22处于关闭位置时，阀构件上游的排气压力增加。增大的压力将机械应变(strain)施加到密封构件38上，从而使密封构件38扩大(dilating)，并且增加了排气可能通过上部孔31泄漏并进入到大气中而不被后处理系统14过滤和处理的风险。进一步地，应当理解，为了允许阀轴24与上、下轴承衬套28、30之间的相对旋转，在它们之间提供了少量的间隙。因此，排气通常有可能沿着阀轴24与上、下轴承衬套28、30之间的界面通过(除非，在上轴承衬套30的情况下。它们通过密封构件38的存在而被排除)。但是，由于下部孔29包括盲孔，因此应当理解，这起到了封闭下部孔29的端部的作用，从而未处理的排气不可能从下部孔29泄漏到环境中。这样，由于下部孔29在一端处被封闭，因此，与下部孔29具有与上部孔31相同结构的布置相比，排气节流阀12减少了未处理的排气向环境的意外泄漏。这有效地减少排气从节流阀12意外泄漏的量。尽管如此，可以理解的是少量的排气可能泄漏到阀构件22的下游。但是，任何泄漏过阀部件24的排气都将被后处理系统14过滤和处理，从而减少对环境的伤害。

图3示出了排气节流阀112的第二实施方式的一部分的截面图。在图3中，相似的附图标记用于指代排气节流阀12的第二实施方式的在第一实施方式中示出的等同特征，附图标记以数字1为前缀。除了以下所述的区别，应当理解，第二实施方式的排气节流阀112可以基本包括与上述第一实施方式的所有相同的特征。

为了清楚起见，仅示出了排气节流阀112的下部。第二实施方式的排气节流阀112包括具有下部孔129的壳体118。下部孔129被形成为从管道120延伸到壳体118的外部的通孔。下轴承衬套128被下部孔129通过过盈配合接收，从而使下轴承衬套128被牢固地保持在下部孔129内。特别地，下部孔129与下轴承衬套128之间的接触是基本上气密的，从而防止排气沿着下轴承衬套128和下部孔129之间的界面行进。下轴承衬套128是大致盖形的(cap-shaped)，并且特别地包括盲孔，该盲孔接收阀轴124的端部，以便支撑阀轴124以绕阀轴线127旋转。

应当理解，由于下轴承衬套128紧密地配合在壳体118上并且包括盲孔，因此下轴承衬套128用于关闭下部孔129，从而基本上防止排气通过下部孔129从管道120泄漏到壳体118的外部。此外，下部孔129包括向外成台阶的肩部146，并且下轴承衬套128包括由肩部146接收的向外延伸的凸缘148以形成迷宫式密封进一步防止了排气从孔129泄漏。尽管未在图3中显示，但可以提供额外的密封构件，例如在下衬套128下方的区域中，以进一步防止排气通过下部孔129泄漏。例如，可以在孔129中超过轴承衬套128的位置放置另一个盖。该盖可以以任何所需的方式固定在孔中-例如过盈配合、粘接、焊接、铆接(staking)或在盖和孔的内部上的相应的螺纹。

图4示出了排气节流阀212的第三实施方式的一部分的截面图。在图4中，相似的附图标记用于指代排气节流阀12的第三实施方式的在第一实施方式中示出的等同特征，附图标记以数字2为前缀。除了以下所述的区别，应当理解，第二实施方式的排气节流阀212可以基本包括与上述第一实施方式的所有相同的特征。

为了清楚起见，仅示出了排气节流阀212的下部。第三实施方式的排气节流阀212包括具有下部孔229的壳体218。下部孔229形成为从管道220延伸到壳体218的外部的通孔。下轴承衬套228通过过盈配合被下部孔229接收，使得下轴承衬套228被牢固地保持在下部孔229内。特别地，下部孔229与下轴承衬套228之间的接触是基本上气密的，从而防止排气沿下轴承衬套228和下部孔229之间的界面行进。下轴承衬套228是大体中空的圆柱体，阀轴224的端部穿过该圆柱体。下部孔229包括向内成台阶的肩部250和下部保持环252，该下部保持环252被接收在形成在下部孔229中的下部凹槽254内。下轴承衬套228在相对的端部处受到肩部250和下部保持环252的约束，以便将下轴承衬套228相对于阀轴线227轴向地保持在适当的位置。

排气节流阀212还包括塞子256，该塞子256在超过阀轴224的端部的位置被下部孔229接收。塞子256大体为碗形并且具有u形横截面。碗的侧面被配置为从阀轴线227径向向外地偏置以抵靠下部孔229，从而形成对壳体218的基本上气密的密封。为了提供高质量的密封，塞子256由弹性材料制成，所述弹性材料举例来说，例如是钢、金属、橡胶或塑料。应当理解，塞子256起到关闭下部孔229的作用，从而基本上防止排气通过下部孔229从管道220泄漏到排气节流阀212的外部。塞子可以以任何所需的方式固定到孔内-例如过盈配合、粘接、焊接、铆接(staking)或在塞子和孔的内部上的相应的螺纹。

在排气节流阀12的替代实施方式中，下轴承衬套28可包括配置为接收阀轴24的端部的盲孔，下部孔29也可包括配置为接收下轴承衬套28的盲孔。

排气节流阀可以定位在涡轮10的上游，并且尤其是在发动机4的排气歧管与涡轮10的入口之间。

尽管上述阀结构是蝶形阀，但是应当理解，可以使用任何合适类型的阀。例如，阀可以是提升阀(poppetvalve)或桶形阀(barrel-shapedvalve)或类似物。

应当理解，本领域技术人员可以容易地想到本发明的排气节流阀12的替代实施方式，在替代实施方式中下部孔29以上述未描述的方式被关闭或密封，但是这样的替代实施方式仍然落入权利要求的范围内。这样的实施方式可能需要使用附加的密封元件、涂层或类似物。