用于减少涡轮增压器90度废气门中损失的方法和结构的制作方法_2

文档序号:8515877阅读:来源:国知局
废气门通道26的主流动方向30。
[0037]该排气流动从该入口 23流动到蜗壳14和废气门通道26,其中这些流动方向24和30通常平行于彼此,至少在该废气门端口 28的区域中。该废气门端口 28在垂直于或大体上与这些流动方向24和30成直角的方向29上开放。如此,该废气门流动在侧面或轴向方向29进入该废气门通道26并且然后立即转向经过一个直角以便在主流动方向30环圆周地流动穿过该废气门通道26。因此,这通常可以称为90度废气门,尽管实际的转向角度在一定程度上可以不同于90度,这样使得该入口方向与废气门流动方向之间的转向角度可以是一个大于90度的钝角或一个低于90度的锐角。
[0038]为了提供受控的废气门流动,废气门端口 28是由一个废气门阀组件31控制的,该废气门阀组件包括一个废气门阀32,该废气门阀坐在端口 28内并且在该涡轮增压器10的运行过程中可选择性地打开和关闭。
[0039]如在图1中所见,废气门阀32被示出是处于关闭位置,其中排气的路径被确定成通过该涡轮机入口 23而进入蜗壳14中并且这个流动由于该废气门阀32的关闭情况而局限于该蜗壳14。阀32还可枢转到图3的打开情况,其中排气现在可流动到废气门通道26中。废气门阀32由一个致动器组件33 (图1)来操作,该致动器组件包括一个致动器杆33,该致动器杆枢转该废气门阀32以便选择性地打开和关闭该废气门端口 28并且由此控制排气的一部分流动到该废气门通道26之中。因此,排气受控的部分可以通过该废气门通道26流动到该涡轮机出口 27,由此旁路绕过该涡轮机12。
[0040]本发明涉及一种改善型废气门阀32,该废气门阀提供更有效的排气流动穿过该废气门端口 28和废气门通道26。对于在图2和图3中所示的废气门阀32,更具体而言,这个阀典型地包括一个盘状阀体34,该阀体被支撑在一个阀臂36上,该阀臂进而通过一个枢转杆37被可枢转地支撑在该涡轮机壳体14上以便打开和关闭该废气门端口 28。
[0041]该枢转杆37是由该致动器组件33操作以便将该阀体34枢转到该废气门端口 28中至一个使该废气门端口 28关闭的关闭第一位置(图1);以及枢转出该废气门端口 28至一个使该废气门端口 28打开的打开第二位置(图2和图3)。
[0042]阀体34具有阀面38,该阀面面向该废气门端口 28,其中在关闭时外周边39抵靠该壁25并且覆盖该端口 28。当处于打开位置时,阀面38面向该废气门端口 28并且与横跨该废气门端口 28的一个平面40成一个角度A倾斜。阀面38优选被定向成使该阀面38朝该废气门通道26成角度,该阀面用于当废气门流动在方向29穿过该端口 28并且转向进入方向30的废气门通道26时来使该废气门流动改变方向。
[0043]在该废气门通道26中延伸的方向30是主方向,需要将废气门流动全部朝该主方向引导。然而,在图2和图3概略地示出的废气门阀32的已知阀体中,在横向于最佳方向30的非最佳流动方向41上,排气可以从该阀体34的侧面溢出,这因此在这个总体区域42产生了紊流流体流动并且需要该废气门通道26的侧面来使这个紊流流动进一步改变方向以便使该废气门通道26中的排气改变方向。这减少了通过该废气门端口 28的流动效率并且可以产生增加的背压。
[0044]然而,如关于图4和其余附图所描述的,本发明废气门阀45的阀体44包括多个流动结构,这些流动结构用于减少在非最佳方向41上的排气流动。这些流动结构用于当排气流动从该入口方向29转向通过一个转向角47时使在最佳或主流动方向30上的排气流动优化或最大化。图1中还标识了废气门阀45和阀体44,因为总体位置和外观与废气门阀32和阀体34类似并且以相同方式操作。
[0045]在图4中还通过参考号50指示了阀体44的第一实施例。这个阀体50包括一个碟形阀面51,这限定了用于一个流动结构52的第一构型。在这个实施例中,流动结构52是由提供给改阀面51的一个凹入形状限定,其中周边53配备有一个凸起的边缘55。这个凹入形状可以是一个真正的凹入形状,其中凸起的边缘55是环形的或是一个闭合环并且该阀面51绕整个周边53向内弯曲至碟形中心部分56。该凹入形状还可以是一个修改的凹入形状,其中该阀面从该阀面51的前缘部分55A和后缘部分55B向其中心部分56倾斜而侧面可能具有更少的凹度或没有凹度。术语凹入也可以被理解成适用于倾斜的平坦表面,该平坦表面从该阀面的周边到中心没有任何弯曲。
[0046]当该阀体50在所示的打开位置处倾斜时,该阀面51被定向成在前缘55A处几乎是水平的,这便于流体在这个方向流动并且在靠近该后缘55B时更加竖直,这阻碍了这个方向上的流体流动。因此,流体流动将趋于朝向该最佳流动方向30流动。
[0047]在阀体44的第二实施例中,如在图5和图6中所见,该阀体44还由参考数字60来指示。阀体60包括一个阀面61,该阀面配备有浅的肋板或边条62,这些肋板或边条平行于该流动方向30延伸并且用于在主方向30上引导最佳流动。阀体60的周边63限定了一个环形的、平坦密封表面64,该密封表面被配置成环绕该端口 28并且抵靠在限定这个端口28的环形边缘65上。这些边条62在该密封表面64的下方向下伸出并且可以如图6中所见的在该流动方向倾斜。这些边条62的前缘66可以短于后缘67,这进一步促使流动朝向方向30。
[0048]这些边条62可以包括中间边条62A,与末端边条62B相比,该中间边条可以被形成为在长度方向上更长并且在宽度方向上更窄。这些边条62限定流动通道69,这些流动通道总体上在方向30延伸。当阀体60处于打开位置时这些通道69的下表面是有角度的或倾斜的以便面向该废气门通道26,这由此使得该流体流动改变方向或转向并且促进这个方向30上的排气流动。
[0049]这些边条62可以被设计用于优化流体流动。因此,边条62和通道69的数量是可以改变的,其相对的高度和深度以及它们的宽度也是如此。每个的宽度可以是一样的或者可以彼此不同。
[0050]在图7和图8中所示的第三实施例中,阀体44还由参考数字70来指示。这个阀体70包括一个阀面71,其中该流动结构可以是一个沿着面周边73的一部分从该阀面71上升的坝体72。
[0051]更具体地讲,阀体70的周边73限定了一个环形的、平坦密封表面74,该密封表面被配置成环绕该端口 28并且抵靠在限定这个端口 28的环形边缘65上,如图6所示。该流动控制坝体72(图7和图8)在该密封表面74下方向下伸出并且与该周边73径向向内地间隔开以便限定该密封表面74。当从下方观察时坝体72具有一个弧形形状并且用于阻碍来自后缘75的流动并且促进流动朝向前缘76。在一个替代方案中,图7和图8的坝体72可以被提供在前缘76上。尽管该坝体72是连续且完整的,坝体72还可以是带槽的以帮助引导和调节气体流动。
[0052]参见图9,展示出了一个优选的第四实施例。阀体44还由参考数字80来指示。这个阀体80包括一个阀面81,其中该流动结构可以是一个沿着面周边83的一部分从该阀面81上升的一个半圆的或弧形坝体82。
[0053]该周边83限定了一个环形的、平坦的密封表面84。该流动控制坝体82在该密封表面84下方向下伸出并且与周边83径向向内地间隔开以便限定一个类似于密封表面74的环形密封表面85。坝体82具有一个围绕该周边83的圆周延伸大约180度的弧形形状并且用于引导流体流动,这实际上改善了前缘86的在方向30上的流动。
[0054]更具体而言,坝体82具有一个总体上平坦的、弧形的上边缘87,该上边缘具有一个延伸约180度的长度并且沿该坝体82的长度限定了一个均一的或不变的高度。该上边缘87的相对末端终止于倾斜边缘88,这些倾斜边缘延伸短的距离并且倾斜向下至该表面84。尽管该坝体82是连续并且完整的,坝体82还可以是带槽的以帮助引导和调节气体流动。例如,坝体82可以是带缺口的,例如带有一个V形缺口,其中该坝体82类似于一个V形堰或一个组合堰。如此,坝体上边缘87可以具有一个沿该坝体82的长度可变的高度,由于槽或缺口结构或由于该边缘87中形成的更多弧形轮廓,这个高度是可以变化的。以此方式,排气的流速和流动方向是可以通过该坝体82来调节和控制的。
[0055]上述流动结构(例如坝体82)用于引导或调节在优选流动方
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