本文所公開的主題一般地涉及用于內(nèi)燃發(fā)動機的渦輪機械,具體地涉及用于多級渦輪增壓器的排放物旁通閥的機構(gòu)。
背景技術(shù):
排放物旁通閥通常用于控制串聯(lián)渦輪增壓器系統(tǒng)的操作。可以操作這樣的閥來在排放物路徑中物理地轉(zhuǎn)移排放物或改變壓力,例如,引導排放物部分地或完全地流動到系統(tǒng)中的多個渦輪機中的一個。在操作期間,排放物旁通閥在一側(cè)經(jīng)受高的排放物壓力并且在另一側(cè)經(jīng)受較低的壓力。為了有效地將高壓環(huán)境與低壓環(huán)境隔離,需要相當大的力來使閥和閥座之間保持接觸。在閥與閥座的密封狀態(tài)中,壓力差會考驗一個或多個部件間的密封件并且會導致有害的排放物泄漏。
閥的操作期間,會發(fā)生一些量的軸向移動,例如考慮到與存在于各個部件之間的軸向游隙的量相關(guān)聯(lián)的軸向移動。作為示例,發(fā)動機振動可以是引起一個或多個部件在一個或多個軸向游隙極限內(nèi)進行移動的能量源。作為示例,排放脈沖可以是引起一個或多個部件在一個或多個軸向游隙極限內(nèi)進行移動的能量源。作為示例,組件所經(jīng)受的磨損的量可取決于軸向游隙的量,其中例如,軸向游隙的量越大,經(jīng)由一個或多個部件的移動(例如,當被一個或多個源所驅(qū)動時)所產(chǎn)生的磨損的量就越大。
附圖說明
當結(jié)合在附圖中示出的示例,通過參考下面的具體實施方式,可以更完整地理解本文所描述的各種方法、設備、組件、系統(tǒng)、布置等以及這些的等同物,附圖中:
圖1是系統(tǒng)的示例的示意圖,該系統(tǒng)的示例包括渦輪增壓器和內(nèi)燃發(fā)動機以及控制器;
圖2是串聯(lián)相繼渦輪增壓器系統(tǒng)的示例的透視圖;
圖3是圖2的串聯(lián)相繼渦輪增壓器系統(tǒng)的另一個透視圖;
圖4是排放物旁通閥組件的示例的截面圖;
圖5是排放物旁通閥組件的示例的透視圖;
圖6是圖5的組件的示例的剖面圖;
圖7是組件的示例的一系列視圖;
圖8是閥軸的示例的一系列視圖;
圖9是襯套的示例的一系列視圖;
圖10是襯套的示例的一系列視圖;
圖11是組件的示例的剖面圖以及閥軸的示例的側(cè)視圖;
圖12是環(huán)形件的示例以及可包括該環(huán)形件的組件的示例的一系列視圖;
圖13是包括閥軸的示例的組件的示例的一系列視圖;
圖14是組件的示例的剖面圖;
圖15是子組件的示例的粗略視圖;
圖16是子組件的示例的粗略視圖;
圖17是子組件的示例的粗略視圖;
圖18是組件的示例的剖面圖;
圖19是組件的示例的一系列視圖;并且
圖20是組件的示例中的軸的示例的剖面圖。
具體實施方式
渦輪增壓器被經(jīng)常用于提高內(nèi)燃發(fā)動機的輸出。圖1示出了兩種運行構(gòu)造(低發(fā)動機RPM和高發(fā)動機RPM)中的系統(tǒng)100,其中,系統(tǒng)100包括內(nèi)燃發(fā)動機110和串聯(lián)相繼布置的渦輪增壓器120-1和120-2。
內(nèi)燃發(fā)動機110包括容納一個或多個燃燒室的發(fā)動機機體118,該一個或多個燃燒室操作性地驅(qū)動軸112(例如經(jīng)由活塞),其中,軸112的轉(zhuǎn)動確定了例如發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)。如圖1所示,進入歧管114為通向發(fā)動機機體118的空氣提供了流動通道,而排放歧管116為來自發(fā)動機機體118的排放物提供了流動通道。
渦輪增壓器120-1和120-2中的每個可起到從排放物提取能量并且向進入的空氣提供能量的作用,該進入的空氣可以與燃料相結(jié)合以形成燃燒氣體。如圖1所示,渦輪增壓器120-1和120-2中的每個包括軸122-1和122-2、壓縮器124-1和124-2以及渦輪機126-1和126-2。渦輪增壓器120-1和120-2中的每個可以包括殼體,該殼體可以被稱為中心殼體(例如設置在相應的壓縮器和渦輪機之間)。作為示例,渦輪增壓器軸可以是包括各種部件的軸組件。
對于通向和來自串聯(lián)相繼布置的渦輪增壓器120-1和120-2的流體流,空氣進口134接收引入的空氣,該引入的空氣被引導到壓縮器124-2,并且排放物出口136接收來自渦輪機126-2的排放物,渦輪機126-2可以包括排放廢氣門閥135。可控制該排放廢氣門閥135以便允許排放物繞過渦輪機126-2。
在低發(fā)動機RPM運行狀態(tài)中,渦輪增壓器120-1和120-2以串聯(lián)方式相繼地運行。特別地,來自排放歧管116的排放物首先被引導到渦輪機126-1,其導致壓縮器124-1的轉(zhuǎn)動,并且隨后被引導到渦輪機126-2,其導致壓縮器124-2的轉(zhuǎn)動。隨著渦輪機126-1從該排放物提取能量,該排放物的壓力下降而壓縮器124-1使增壓壓力(例如在其入口和出口之間的壓力差)提高。在示例系統(tǒng)100中,基于壓縮器的入口壓力,對于串聯(lián)相繼的運行狀態(tài),渦輪增壓器120-1被稱為高壓渦輪增壓器而渦輪增壓器120-2被稱為低壓渦輪增壓器。如圖1所示,來自壓縮器124-2的壓縮的進入空氣(例如接收處于大氣條件的空氣)被壓縮并且被引導到壓縮器124-1的入口(例如接收壓力大于大氣壓的壓縮的空氣)。這樣的布置可以被稱為雙級壓縮。
在低發(fā)動機RPM運行狀態(tài)中,空氣閥115可以被構(gòu)造成處于將壓縮的空氣從壓縮器124-2引導到壓縮器124-1的入口的取向,并且排放閥125可以被構(gòu)造成處于將排放物從歧管116引導到渦輪機126-1的取向。在運行期間,可以調(diào)節(jié)閥115和125的任一個或兩者。例如,閥115可以被調(diào)節(jié)成以使得至少一些進入的空氣繞過壓縮器124-1,并且閥125可以被調(diào)節(jié)成使得至少一些排放物繞過渦輪機126-1。當系統(tǒng)100維持在串聯(lián)相繼的運行狀態(tài)時,可以發(fā)生這樣的調(diào)節(jié)。相反,當空氣閥115被構(gòu)造成處于導致壓縮器124-1被完全或?qū)嵸|(zhì)上繞過的取向時以及當排放閥被構(gòu)造成處于導致渦輪機126-1被完全或?qū)嵸|(zhì)上繞過的取向時,系統(tǒng)100完全或本質(zhì)上作為單渦輪增壓器系統(tǒng)來運行。通常選擇這樣的工作狀態(tài)以便獲得高的發(fā)動機RPM。
因為高發(fā)動機RPM運行狀態(tài)依賴于渦輪增壓器120-2并且因為高發(fā)動機RPM邏輯上在低發(fā)動機RPM之后,所以對排放閥125進行調(diào)節(jié)可以起到引導(pilot)低壓渦輪增壓器120-2的作用。例如,當達到預設的發(fā)動機RPM或增壓壓力時,控制器可以致動排放閥125來增加排放物到渦輪機126-2的流動(例如經(jīng)由物理上的轉(zhuǎn)移或壓力差)。在這樣的情形中,所增加的到渦輪機126-2的流動提高了軸122-2的轉(zhuǎn)動速度,這當排放閥125被構(gòu)造成處于導致渦輪機126-1被完全或?qū)嵸|(zhì)上繞過的取向時使得渦輪增壓器120-2為更快速的響應和更多的功率輸出做好準備(例如,具有最小化的渦輪遲滯)。
系統(tǒng)100還可以包括其他特征,例如一個熱交換器(例如,或多個熱交換器)可以被定位成在將壓縮的進入空氣輸送到發(fā)動機110的燃燒室之前對該壓縮的空氣進行冷卻。作為示例,熱交換器可以包括水冷式壓縮器殼體。如本文所描述的,系統(tǒng)100可以包括一個或多個排氣再循環(huán)通道,該一個或多個排氣再循環(huán)通道能夠?qū)⑴欧盼镅h(huán)至進入的空氣;注意到可以恰當?shù)乜刂朴糜诎l(fā)動機110的燃燒室的排放閥和進口閥來實現(xiàn)一定程度上的排放物“再循環(huán)”(例如,在室中保留)。
在圖1中,所示出的控制器190的示例包括一個或多個處理器192、存儲器194以及一個或多個接口196。這樣的控制器可以包括電路,例如發(fā)動機控制單元的電路。這樣的控制器可以包括將讀、寫或者讀和寫信息(例如可執(zhí)行指令、控制指令、數(shù)據(jù)等)提供到存儲器(例如計算機可讀存儲介質(zhì))的電路。如本文所描述的,各種方法和技術(shù)可以可選地結(jié)合控制器來實施,例如通過控制邏輯。控制邏輯可以取決于一個或多個發(fā)動機運行條件。例如,傳感器可以經(jīng)由一個或多個接口196將信息傳送到控制器190??刂七壿嬁梢愿鶕?jù)這樣的信息并且進而控制器190可以輸出控制信號來控制發(fā)動機的運行??刂破?90可以被構(gòu)造成控制空氣閥(參見例如空氣閥115)、排放閥(參見例如排放閥125)、可變幾何組件、廢氣門(參見例如廢氣門135)、電動機或與發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的一個或多個其他部件、(一個或多個)排氣渦輪機、(一個或多個)渦輪增壓器等。關(guān)于閥,控制器190可以被構(gòu)造成充當致動器或起到將信號傳送到致動器的作用,該致動器被構(gòu)造成致動例如空氣閥115、排放閥125、廢氣門閥135(例如以關(guān)閉或打開廢氣閥)等。
圖2和圖3示出了系統(tǒng)200的透視圖,該系統(tǒng)200具有兩個渦輪增壓器220-1和220-2連同空氣出口213、空氣閥215、排放歧管216、排放閥225、廢氣門235、空氣進口234、排放物出口236、空氣閥致動器291、廢氣門致動器293以及排放閥致動器295。頭部為空心的箭頭示出了所意圖的空氣流動方向,而頭部為實心的箭頭示出了所意圖的排放物流動方向。渦輪增壓器220-1和220-2中的每個包括壓縮器224-1和224-2以及渦輪機226-1和226-2。
如本文所描述的,能夠以串聯(lián)相繼渦輪增壓器運行并且能夠以單一渦輪增壓器運行的系統(tǒng)可以被布置成多種方式中的任一種。例如,排放閥可以根據(jù)排放管道的數(shù)量、形狀和尺寸而定位在多個位置中。通常,排放閥起到導致排放物主要地流動到渦輪增壓器中較大的那個渦輪增壓器的作用,在串聯(lián)相繼布置中該較大的渦輪增壓器通常被稱為低壓渦輪增壓器。如提到的,排放閥可以起到在物理上繞過較小的、高壓渦輪增壓器作用或者其可以起到改變路徑中的壓力的作用。對于后者,關(guān)于系統(tǒng)200,排放閥225可以鄰近排放歧管216定位以使得當打開閥225時,排放物沿較低壓力路徑流動到低壓渦輪增壓器220-2的較大的渦輪機226-2。在這樣的布置中,排放閥225能夠?qū)ε欧盼飶母邏涸矗ɡ缙绻埽┑捷^低壓力路徑的流動進行調(diào)節(jié)。
如本文所描述的,可以發(fā)生對排放閥的調(diào)節(jié)以使得排放閥處于關(guān)閉、打開或任何中間的狀態(tài)。通常,排放閥沿壓力差有助于其打開的方向打開并且沿相反于壓力差的方向關(guān)閉。這樣的閥的布置提供了更容易的打開操作(例如以更少的致動力來打開),并且當致動器失效時,該閥處于打開或部分打開的狀態(tài)(例如,其允許排放物到較大渦輪機的流動)。如果排放閥被布置成使得致動器失效會阻止打開,那么在高發(fā)動機RPM時,排放物將首先被引導到較小的渦輪機,這可能導致該較小的渦輪機(或壓縮器)過速以及潛在的失效。然而,排放閥最終應該能夠有效地關(guān)閉排放物開口(例如克服壓力差)以使得對于低發(fā)動機RPM,排放物被引導到較小的渦輪機。
圖4示出了排放閥組件400的示例,該排放閥組件400可以接收例如來自歧管的和來自高壓渦輪增壓器的渦輪機的出口的排放物(參見例如圖1、2和3)。例如,該組件400包括帶有排放物入口凸緣411的殼體410,該排放物入口凸緣411被構(gòu)造成操作性地聯(lián)接到另一個部件(例如,或多個部件)以便接收排放物。如圖4所示,殼體410限定腔室414,腔室414被構(gòu)造成部分地響應于提動閥芯420的位置而接收排放物,該提動閥芯420附接到臂422并且通過臂422能夠移動,其中,該臂422可以附接到或聯(lián)到致動器(參見例如致動器組件405)。如本文所描述的,提動閥芯可充當栓塞,以便例如堵塞或密封開口(以便例如堵塞或密封通向聯(lián)接到內(nèi)燃發(fā)動機的排放歧管的開口)。
在圖4的示例中,組件400包括閥座430,該閥座430設置在殼體410和另一個部件450之間,部件450可以是歧管的一部分或附接到歧管等。如所示,閥座430包括基部432和壁部434,該壁部434軸向地延伸離開基部432(例如作為管、圓柱形壁等)。在基部432和壁部434包括大體上圓形的截面的情況下,基部432可包括超過壁部434的外直徑的外直徑。排放通道由閥座430的內(nèi)表面限定,該閥座430的內(nèi)表面可以是大體上圓柱形的表面。
在圖4的示例組件400中,殼體410包括凹部413,該凹部413從殼體410的面416軸向地向內(nèi)延伸(例如可選地包括一個或多個肩部等),并且該凹部413可接收閥座430。在圖4的示例組件400中,閥座430包括表面436和表面438,表面438以例如相對于表面436、部件450的平坦表面、殼體410的面416等所限定的角度來設置,當提動閥芯420處于關(guān)閉狀態(tài)時,提動閥芯420可以放置在該表面438上。當提動閥芯420在打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)之間移動時,這樣的角度(例如擺動角)可以減小旋轉(zhuǎn)角度。作為示例,閥座可以包括用來放置提動閥芯的表面,其中,該表面以大約零度的角度設置在組件中。例如,考慮閥座430具有平行于表面436的表面438,這對于臂422抵靠表面438放置提動閥芯420而言會導致更大的行程距離(例如旋轉(zhuǎn)角度)。在這樣的示例中,提動閥芯420的下表面可以大約平行于殼體410和部件450之間的交界面(例如,并且大約平行于設置在殼體410和部件450之間的一個或多個墊片的平面)。作為示例,可以例如在受力圖中考慮角度,以考慮由提動閥芯施加到閥座的力以及該力的平衡(例如關(guān)于直接地或間接地與閥座相接觸的一個或多個部件)。
圖5示出了組件500的透視圖,該組件500包括殼體510、閥520、閥座530、軸套(boss)540、閥軸550和曲柄臂560。在圖5的示例中,殼體510包括排放物入口凸緣511和殼體凸緣518,該排放物入口凸緣511被構(gòu)造成用于連接到另一個部件以便接收排放物,該殼體凸緣518用于將殼體510操作性地聯(lián)接到例如渦輪增壓器的中心殼體。如圖5的示例所示,殼體凸緣518包括用于接收渦輪機(例如渦輪機葉輪)的開口,其中例如,經(jīng)由排放物入口凸緣511進入的排放物可以流動到由殼體510限定的蝸室以便被引導到渦輪機(例如,并且隨后從該渦輪機被軸向向外地引導到殼體510的排放物出口519)。
在圖5的示例中,殼體510包括部分地由面邊界517限定的面516,其中,邊緣515限定了用于排放物的流動(例如從高壓渦輪機的出口)的開口。在圖5的示例組件500中,墊片能夠被放置在閥座530上,該閥座530由殼體510接收。作為示例,經(jīng)由排放物入口凸緣511可在殼體510和另一個部件之間形成結(jié)合部。作為示例,該結(jié)合部可以在施加夾持力時形成(例如,通過在兩個部件之間具有一個或多個墊片的情況下結(jié)合兩個部件)。
在圖5的示例中,軸套540包括孔,其中,閥軸550至少部分地放置在該孔中。所示出的閥軸550操作性地聯(lián)接到曲柄臂560。閥軸550還操作性地聯(lián)接到閥520以使得閥軸550的轉(zhuǎn)動導致閥520進行移動,例如從打開狀態(tài)移動到關(guān)閉狀態(tài)以及相反的移動。在關(guān)閉狀態(tài)中,閥520抵靠閥座530放置以使得通向由殼體510限定的蝸室的通道被大體上密封(例如關(guān)閉)。至于打開狀態(tài),其可以是排放物將要流動的狀態(tài),例如部分打開的狀態(tài)和完全打開的狀態(tài)。
當閥520設置在一個或多個排放物環(huán)境中(例如在兩側(cè)上),排放物可以經(jīng)由軸套540的孔泄漏到殼體510外。例如,在排放物的壓力超過環(huán)境壓力的情況下,排放物可以穿過軸套540的孔內(nèi)的一個或多個間隙并且在處于該孔的曲柄臂560端處的該孔的開口處離開殼體510。這樣的泄漏對于性能、排放、閥的控制等中的一個或多個會是有害的。
如圖5的示例所示,閥軸550是相對長的,該閥軸550由于隨溫度的變化(例如考慮排放物溫度變化、環(huán)境溫度變化等)而膨脹和收縮可對間隙產(chǎn)生影響。例如,圖5示出了各種尺寸,包括軸套540的近似的軸套長度LB、凸緣511的近似的凸緣直徑DF以及殼體凸緣518的近似的安裝直徑DM。在圖5的示例中,閥軸550沿軸套540延伸近似是軸套540的整體長度的距離。軸套540和軸550的長度可取決于一個或多個因素,例如兩級渦輪增壓系統(tǒng)的封裝限制(例如當設置在發(fā)動機室中)。如提到的,部件在一個或多個軸向間隙內(nèi)的軸向運動可以導致磨損,其中例如,一個或多個軸線間隙越大,磨損的風險就越大。
為解決諸如磨損和摩擦的問題,可在孔中設置襯套,其中,該襯套在孔內(nèi)支撐閥軸。這樣的襯套可由能夠承受排放物溫度的適合的材料制成。作為示例,襯套的材料可以是燒結(jié)材料,該燒結(jié)材料會是相對貴的(例如考慮到襯套作為整個兩級渦輪增壓系統(tǒng)的部件)。作為示例,襯套可以至少部分地過盈配合到孔中以由此關(guān)于襯套可能經(jīng)受的操作力將該襯套固定。作為示例,可以使用銷,該銷由襯套的特征(例如環(huán)形槽等)接收以使得該襯套被軸向定位(例如關(guān)于孔軸向固定)。
作為示例,襯套可以是相對長的。例如,考慮具有閥軸長度的至少大約50%的長度的襯套。作為示例,考慮大約60mm長(例如大約2.4英寸)的襯套。這樣的長襯套在制造中以及在例如質(zhì)量控制中會帶來一些挑戰(zhàn)。
作為示例,系統(tǒng)可采用多個襯套,其中,每個這樣的襯套都短于單體的長襯套。由于疊加的緣故,在使用多個襯套情況中,軸向間隙會被放大;然而,如提到的,更大的軸向間隙會增大磨損。在這樣的系統(tǒng)中的磨損是相當大的,例如考慮到襯套能夠發(fā)生大到大約5mm的磨損。考慮到這樣的高程度的磨損,可以考慮將長襯套作為實際解決方案。
作為示例,系統(tǒng)可包括圍繞閥軸設置的兩個襯套,其中,該閥軸包括臺階(例如臺階軸)。在這樣的示例中,襯套中的每個的至少一部分被設置在渦輪機殼體的軸套的孔中。在這樣的示例中,可以實現(xiàn)與單個單體襯套的實施方式(例如單個長襯套)的一個或多個軸向間隙近似相同的一個或多個軸向間隙。作為示例,閥軸可包括臺階,在包括內(nèi)襯套和外襯套的系統(tǒng)中,該臺階起到確保組件關(guān)于固定內(nèi)襯套的軸向游隙量的作用。在這樣的示例中,內(nèi)襯套可以是設置在殼體內(nèi)的襯套,并且外襯套可以是至少部分地設置在殼體內(nèi)的襯套。例如,該外襯套可以經(jīng)由軸套的孔的開口暴露于周圍環(huán)境并且可以例如延伸超過軸套的孔的末端以使得該外襯套的末端以及該外襯套的大體上圓柱形表面的至少一部分暴露于周圍環(huán)境。
作為示例,可利用外襯套來保持期望的徑向接觸的量(例如置于孔的中心等)??梢曰谝粋€或多個因素來選擇外襯套的軸向位置。作為示例,內(nèi)襯套和外襯套可以執(zhí)行一個或多個共同的功能和/或一個或多個不同的功能。作為示例,如可以在使用長的單一襯套的系統(tǒng)(例如具有單個單體的閥軸襯套的系統(tǒng))中見到的,外襯套可以被實施為沒有外卷邊(external crimping)。
圖6示出了圖5的組件500的剖面圖、組件500的一部分的放大剖面圖以及限制閥軸550的軸向移動的軸向止動部的進一步放大視圖。軸向止動部限定了閥軸550在其中可以移動、膨脹(例如熱膨脹)、移動且膨脹等的一個或多個間隙。
如所提到的,閥軸550可以是相對長的,例如近似為渦輪機殼體的一部分的直徑等(參見例如圖5的各種尺寸)。作為示例,相對長的閥軸可以具有大約40mm或更大的長度(例如,大約1.5英寸或更大)。作為示例,相對長的閥軸可以以縱橫比(例如長度與平均直徑的比)為特征。例如,考慮平均直徑的大約6倍的長度(參見例如圖6的示例,其中,閥軸550具有平均直徑的近似10倍的長度)。
圖6示出了閥520,該閥520包括具有孔的臂524,該孔接收閥軸550的一部分。在圖6的示例中,組件500包括外襯套570和內(nèi)襯套580。如所示,內(nèi)襯套580軸向地設置在閥軸550的軸向止動部555和閥520的臂524的一部分之間。作為示例,閥軸550的軸向止動部555可以是全直徑(full diameter)或者可以是一個或多個延伸部,該一個或多個延伸部軸向向外延伸到大于內(nèi)襯套580的孔的內(nèi)半徑的半徑。
作為示例,軸向止動部555可以是在成為閥軸550的坯料中形成的套環(huán)。例如,可以利用車床切掉該坯料的材料以便形成作為閥軸550的一體化部分的軸向止動部555。作為示例,機加工過程可以形成閥軸550的一個或多個特征。
至于閥520的臂524,其可以過盈配合到閥軸550。作為示例,閥520的臂524可以被焊接或以其他方式結(jié)合到閥軸550。作為示例,臂524可以通過螺栓連接或以其他方式聯(lián)接到閥軸550。作為示例,臂524可以在特定的軸向位置處定位在閥軸550上并且固定到閥軸550,該特定的軸向位置確定了關(guān)于軸向固定的內(nèi)襯套580和閥軸550的軸向止動部555以及關(guān)于軸向固定的內(nèi)襯套580和臂524的表面(例如充當?shù)诙S向止動部的臂524的軸向面)的一個或多個間隙。作為示例,內(nèi)襯套可以軸向定位在孔中并且可以在閥的臂的一部分和閥軸的軸向止動部之間接收閥軸。
如圖6的放大視圖所示,由于內(nèi)襯套580固定在軸套540的孔的至少一部分中,閥軸550沿其軸向的移動是受限制的。在左側(cè),固定到閥軸550的臂524的表面充當關(guān)于內(nèi)襯套580的“內(nèi)”端部表面的止動部表面,并且在右側(cè),閥軸550的軸向止動部555的表面充當關(guān)于內(nèi)襯套580的“外”端部表面的止動部表面。當閥軸550向左平移時,在右側(cè)示出的間隙可以被最小化,在該轉(zhuǎn)變期間,間隙可出現(xiàn)在左側(cè)。作為示例,間隙可存在于左側(cè)并且可存在于右側(cè)。作為示例,整體的間隙(例如軸向距離)能夠限定軸套540的孔中的閥軸550的軸向運動的量。可以對這樣的整體的間隙進行選擇來應對熱效應(例如各種部件的膨脹和收縮)以及應對磨損(例如使磨損最小化)。
圖7示出了圖6的組件500的一些部分的各種視圖。在左邊,所示出的軸套540包括軸向端部表面541、外孔542、通向外孔542的開口543、內(nèi)孔544、在外孔542和內(nèi)孔544之間的過渡區(qū)域545、通向內(nèi)孔544的內(nèi)開口547以及設置在內(nèi)開口547周圍的表面549。
至于閥520,在圖7的示例中,該閥520包括軸向面525、孔526以及另一個軸向面527。在圖7中示出了關(guān)于軸套540的各種尺寸,該各種尺寸包括半徑和長度;注意到示出了孔的軸線zb以及閥的軸線zp和rp(例如其中,閥520繞軸線zp轉(zhuǎn)動)。
在圖7中,在中間示出了相對于曲柄臂560、外襯套570以及內(nèi)襯套580的閥軸550。示出了相對于閥軸軸線zs的各種尺寸。如所示,閥軸550包括相對的端部552和554、曲柄臂聯(lián)接部分551、外襯套部分553、軸向止動部555以及內(nèi)襯套部分557。至于軸向止動部555,其包括面向端部554的至少一個軸向面558并且可包括面向端部552的至少一個軸向面556。在這樣的示例中,面向端部554的至少一個軸向面558充當閥軸550的軸向止動部555的止動部表面。
在圖7中,在右邊,如中間視圖中的子組件設置在如左邊視圖中的軸套540中。作為示例,組裝過程可包括將閥520定位、至少將內(nèi)襯套580定位(例如將內(nèi)襯套580至少部分地固定在軸套的孔中)并且將閥軸550插到軸套540的孔中以使閥軸550的端部559和閥520的臂524接合。
如圖7所示,內(nèi)襯套580可部分地在軸套540的內(nèi)襯套孔544內(nèi),并且例如部分地在腔室內(nèi),該腔室是閥520進行操作(例如進行打開或關(guān)閉)所在的排放物腔室。如圖7所示,外襯套570可部分地在外襯套孔542內(nèi),并且例如通過延伸超過軸套540的開口543而部分地暴露。圖7中示出了關(guān)于曲柄臂560和軸套540的軸向端部表面541的各種間隙。
作為示例,閥軸550可在軸套540內(nèi)沿軸向方向移動;然而,由于閥520的臂524以及閥軸550的軸向止動部555,閥軸550沿其軸向的移動是受限制的。
作為示例,閥軸550可以在軸套540內(nèi)沿軸向方向移動;然而,由于閥520的臂524以及閥軸550的軸向止動部555,軸向固定的內(nèi)襯套580限制了閥軸550的軸向移動。
圖8示出了帶有各種尺寸的閥軸550的側(cè)視圖以及閥軸550的截面視圖。
圖9示出了帶有各種尺寸的外襯套570的側(cè)視圖以及外襯套570的截面視圖。如所示,外襯套570包括孔573以及限定在相對的軸向端部572和574之間的外表面575。作為示例,襯套570的外表面575可包括一個或多個直徑減小的部分,例如在一個端部或兩個端部572和574處。
圖10示出了帶有各種尺寸的內(nèi)襯套580的側(cè)視圖以及內(nèi)襯套580的截面視圖。如所示,內(nèi)襯套580包括孔583以及限定在相對的軸向端部582和584之間的外表面585。作為示例,襯套580的外表面585可包括一個或多個直徑減小的部分,例如在一個端部或兩個端部582和584處。
圖11示出了組件500的示例的剖面圖,該組件500包括閥軸1150而不是閥軸550。如所示,閥軸1150可包括能夠接收一個或多個密封環(huán)的一個或多個環(huán)形槽1191-1、1191-2和1193。如所示,環(huán)形槽1191-1和1191-2在閥軸1150的外襯套部分中而環(huán)形槽1193在閥軸1150的內(nèi)襯套部分中。
圖12示出了可以至少部分地設置在相應的環(huán)形槽1191-1、1191-2和1193中的密封環(huán)1192-1、1192-2和1194。這樣的密封環(huán)可以為排放物從與閥相關(guān)聯(lián)的內(nèi)環(huán)境向外經(jīng)過軸套的孔到周圍環(huán)境的流動提供障礙。
作為示例,密封環(huán)1194可以是彈性體材料,該彈性體材料處于操作溫度(例如排放物溫度)時是容易降解的。例如,可以利用這樣的密封環(huán)來進行質(zhì)量控制評定(例如加壓空氣評定),并且隨后一旦該組件完成安裝并實施為與內(nèi)燃發(fā)動機一起使用,這樣的密封環(huán)就降解。
圖13示出了子組件的剖面圖,該子組件包括示例的閥軸1350,該閥軸1350至少部分地設置在軸套1340的孔中。在圖13的示例中,閥軸1350包括相對的端部1352和1354、用于曲柄臂1360的曲柄臂聯(lián)接部分1351、外襯套部分1353、內(nèi)襯套部分1357以及用于閥的臂的臂部分1359。如所示,閥軸1350包括由臺階狀的直徑形成的軸向止動部1355(例如閥軸1350的較大直徑部分和較小直徑部分之間的過渡區(qū)域)。軸向止動部1355可以是環(huán)形的軸向面。如所示,閥軸1350的較大直徑部分朝外地向端部1352延伸,并且軸套1340的孔1342也從較小直徑過渡到較大直徑,以便例如容納圍繞閥軸1350的外襯套1370。如所示,內(nèi)襯套1380可以軸向地定位(例如軸向地固定)在軸向止動部1355和閥1320的臂1324的一部分之間,以使得為閥軸1350的移動而限定整體的軸向間隙。
作為示例,軸向止動部1355可以是在成為閥軸1350的坯料中形成的臺階的一部分。例如,可以利用車床切掉坯料的材料來形成作為閥軸1350的一體化部分的軸向止動部1355。作為示例,機加工過程可以形成閥軸1350的一個或多個特征。
圖14示出子組件的剖面圖,該子組件包括示例的閥軸1450。在圖14的示例中,閥軸1450在端部1454和軸向止動部1455之間包括直徑減小的部分并且在端部1452和軸向止動部1455之間包括直徑減小的部分。如所示,外襯套1470可以相對于該直徑減小的部分形成間隙并且內(nèi)襯套1480可以相對于該直徑減小的部分形成間隙。作為示例,這樣的部分可以提供外襯套1470和閥軸1450的“縮短”的接觸長度(例如,或接觸面積)以及內(nèi)襯套1480和閥軸1450的“縮短”的接觸長度(例如,或接觸面積)。
圖15示出了子組件的粗略視圖,該子組件包括圍繞閥軸1550設置的多個襯套1570和1580,該閥軸1550控制閥1520,其中,襯套1580中的一個軸向地定位在由閥軸1550的軸向止動部1555和閥1520的一部分所限定的軸向跨度中。在這樣的示例中,襯套1570和1580的直徑可以是近似相同的。
圖16示出了子組件的粗略視圖,該子組件包括圍繞閥軸1650設置的多個襯套1670和1680,該閥軸1650控制閥1620,其中,襯套1680中的一個軸向地定位在由閥軸1650的軸向止動部1655和閥1620的一部分所限定的軸向跨度中。在這樣的示例中,襯套的直徑是不同的,其中,外襯套的直徑大于內(nèi)襯套的直徑。
作為示例,圖16的閥軸1650可以被稱為全套管閥軸,其可采用較大的外襯套ID(例如大于內(nèi)襯套ID)。在這樣的方式中,外襯套和內(nèi)襯套可以過盈配合在軸套的孔中。于是,閥軸可以被插入。如所示,當相比例如圖15的方式,其中,軸向止動部1555具有受限的軸向長度(例如沿軸向短于閥軸1650的“全套管”部分的“套環(huán)”),圖16的方式可使用具有較大直徑以及由此具有較大質(zhì)量(例如熱質(zhì)量等)的閥軸。在圖16的示例中,這樣的方式可允許較大的閥軸的直徑來例如支撐曲柄,這可以允許通過螺栓連接的曲柄。
作為示例,如在圖15的示例中,對于閥軸的套環(huán)的方式可允許使用具有與內(nèi)襯套近似相同的襯套直徑的外襯套。在這樣的示例中,對于組裝,可以將內(nèi)襯套過盈配合到孔中(以便例如軸向地固定該內(nèi)襯套)并且隨后是外襯套,可選地與閥軸同時進行安裝(例如,帶有閥軸或不帶有閥軸)。因為圖15的示例中的閥軸可以在外端部具有較小的直徑,所以其可能不像圖16的“套管”方式那樣能夠適用于通過螺栓連接的曲柄(例如通過螺栓連接的曲柄臂)。
作為示例,在曲柄臂將要通過螺栓連接到閥軸的情況下,可以采用“全套管”方式,當相比“套環(huán)”方式,該“全套管”方式可提供閥軸的更大直徑的外端部。
圖17示出了子組件的粗略視圖,該子組件包括圍繞閥軸1750設置的多個襯套1770和1780,閥軸1750控制閥1720,其中,襯套1770中的一個軸向地定位在由閥軸1750的軸向止動部1755和套環(huán)1756所限定的軸向跨度中,該套環(huán)1756可以是能夠支撐曲柄臂1760的固定裝置的一部分。在這樣的示例中,襯套1770和1780的直徑可以是近似相同的。
如圖17的示例所示,軸向止動部1755包括面向襯套1770(例如襯套1770的端部)的表面1757,并且套環(huán)1756包括面向襯套1770(例如襯套1770的端部)的表面1758。在這樣的示例中,間隙可以被限定為表面1757和表面1758之間的軸向距離。作為示例,可以在閥1720的表面1722和襯套1780的表面1782之間限定間隙,其中例如,閥軸1750相對于襯套1770的軸向移動可以被該間隙限制,其中,該襯套1770經(jīng)由銷、過盈配合等中的一個或多個被軸向地固定。作為示例,在襯套1770變得“不固定”并且軸向地移動(例如由于磨損、受力、溫度等)的情況中,襯套1780可以至少限制沿向外方向(即在圖17的示例中沿向上的方向)的軸向運動(例如作為備用機制)。
作為示例,套環(huán)1756可以是能夠調(diào)節(jié)的以便限定間隙(例如關(guān)于襯套1770的軸向長度)。作為示例,在操作渦輪增壓器系統(tǒng)中的子組件之后,可以進行一次或多次調(diào)整。作為示例,套環(huán)1756可以被裝配到閥軸1750并且可以包括用于支撐曲柄臂1760的表面或一個或多個其他特征。作為示例,可以附接部件1790以便至少部分地固定曲柄臂1760和/或套環(huán)1756。作為示例,部件1790可以是螺紋螺栓并且閥軸1750可以包括與該螺紋螺栓的至少一部分螺紋相配合的螺紋。作為示例,可以采用一種或多種其他類型的配合部件,其中例如,該部件中的一個是可定位的以便形成例如表面1758的止動表面。
圖18示出了子組件的剖面圖,該子組件包括示例的閥軸1850,該閥軸1850至少部分地設置在軸套1840的孔中。在圖18的示例中,閥軸1850包括相對的端部和用于曲柄臂的曲柄臂聯(lián)接部分、外襯套部分1853、內(nèi)襯套部分1857以及用于閥1820的臂的臂部分1859。如所示,閥軸1850包括由臺階狀的直徑形成的軸向止動部(例如在閥軸1850的較大直徑部分和較小直徑部分之間的過渡區(qū)域)。
如所示,內(nèi)襯套1880可軸向地定位在軸向止動部和閥1820的臂的一部分之間。在圖18的示例中,內(nèi)襯套1880包括可接收銷1895的環(huán)形槽,該銷1895插入到軸套1840的橫孔(cross-bore)中。在這樣的示例中,內(nèi)襯套1880可以是可轉(zhuǎn)動的但沿其軸向的移動被銷所限制,該銷部分地放置在軸套1840的橫孔中并且部分地放置在內(nèi)套管1880的環(huán)形槽中。以這樣的方式,可軸向固定內(nèi)襯套1880。
圖19是組件1900的示例的一系列視圖,該組件1900包括排放物入口1902和1904以及控制連桿機構(gòu)1910,該控制連桿機構(gòu)1910操作性地聯(lián)接到曲柄臂1960以便操縱旁通機構(gòu)1920。在組件1900的一部分被去除的情況下示出了旁通機構(gòu)1920,以便露出包括排放閥1930的腔室,該排放閥1930操作性地聯(lián)接到曲柄臂1960和控制連桿機構(gòu)1910。在這樣的示例中,排放閥1930可包括軸,該軸設置在由旁通機構(gòu)1920的主體或殼體的一部分限定的孔中。在這樣的示例中,多個襯套可至少部分地設置在孔中并且軸可包括軸向止動部,該軸向止動部起到軸向地限制襯套中的至少一個的移動的作用。在這樣的示例中,排放閥1930的一部分可以形成軸向止動部,并且/或者曲柄臂1960的一部分(例如,或者與曲柄臂1960相關(guān)聯(lián)的機構(gòu))可以形成軸向止動部。
圖20示出了組件2000的示例,該組件2000適于在串聯(lián)相繼渦輪增壓器系統(tǒng)中使用,該串聯(lián)相繼渦輪增壓器系統(tǒng)可包括低壓渦輪增壓器和高壓渦輪增壓器,該低壓渦輪增壓器包括低壓壓縮器和低壓渦輪機,該高壓渦輪增壓器包括高壓壓縮器和高壓渦輪機。例如,組件2000可被用作旁通閥(例如渦輪機旁通閥)的一部分。
如圖20所示,組件2000包括定位在殼體2042內(nèi)的蝶閥元件2046。如圖20所示,該蝶閥元件2046具有軸2022,該軸2022從蝶閥元件2046的一側(cè)延伸,充當用于使軸2022轉(zhuǎn)動的杠桿臂的臂可以固定到軸2022,并且軸2022固定到組件2000內(nèi)的蝶閥元件2046。
如圖20的示例所示,殼體2042包括閥通路2044。定位在通路2044中的蝶閥元件2046可以是大體上圓形的并且可繞軸2022的軸線轉(zhuǎn)動,從而其要么大體上阻塞通路2044要么允許氣體以變化的量通過該通路2044。當該通路2044是完全打開時,蝶閥元件2046沿與其在關(guān)閉位置所處的平面大體上垂直的平面定向,以使得當通路2044大體上打開時,蝶閥組件2046的厚度尺寸呈現(xiàn)給通路2044中的氣體流。如此,氣體流可在蝶閥元件2046的兩側(cè)經(jīng)過蝶閥元件2046,并且因為軸2022大體上在蝶閥元件2046的中間,所以氣體流可以使該軸2022大體上處于平衡。
當?shù)y元件2046關(guān)閉時,其可以抵靠搭接安置表面(lap seating surface)放置,該搭接安置表面在通路2044中形成在通路2044的相對側(cè)上的殼體2042上并且面對蝶閥元件2046的相對的端部。蝶閥元件2046轉(zhuǎn)動所繞的軸線在兩個搭接安置表面之間并且是軸2022的軸線。
如圖20的示例所示,軸2022延伸到在通路2044的相對側(cè)上的孔2054和2056中,孔2054和2056也沿著軸的軸線對準。襯套2060和2062被例如壓入相應的孔2054和2056中,以使得襯套2060和2062在相對于殼體2042的轉(zhuǎn)動中是大體上受限制的并且襯套2060和2062沿相對于它們的軸線2058被大體上固定。襯套2060和2062支承軸2022并且也延伸到蝶形沉孔中,該蝶形沉孔形成在穿過蝶閥元件2046的孔的相對的端部中,軸2022延伸穿過蝶閥元件2046。
在圖20的示例中,包括銷2070,該銷2070起到防止蝶閥元件2046相對于軸2022轉(zhuǎn)動過多的作用。例如,銷2070可以被壓入軸2022中的開孔中。在蝶閥元件2046中的、銷2070可延伸穿過的開孔可以略微大于銷2070,如此銷2070沒有與蝶閥元件2046形成固定的連接,以便允許蝶閥元件2046在相對運動上具有一定的自由度。在這樣的示例中,由于被銷2070和其他配合所限制,蝶閥元件2046可以例如以有限的程度輕微地相對軸2022轉(zhuǎn)動并且可以沿軸線相對于軸2022移動。
在圖20的示例中,示出了例如被壓入孔2056中以便封閉相應的端部的蓋2074。軸2022可以例如從相對的端部延伸到孔2054外,以便可以將該軸2022聯(lián)接到致動器,例如致動器2026。
作為示例,可以在軸2022和孔2054之間設置密封套件以便防止向內(nèi)或向外的泄漏,并且例如可以將襯環(huán)壓入孔2054中來保持密封套件。
在圖20的示例中,軸2022包括套環(huán)2023。在這樣的示例中,套環(huán)2023可限制軸2022在孔2054中的軸向運動。例如,在襯套2060大體上被軸向固定在孔2054中(例如經(jīng)由過盈配合等)的情況下,套環(huán)2023可充當關(guān)于襯套2060的端部表面的軸向止動部。作為示例,蝶閥元件2046可以包括端部,該端部例如經(jīng)由與襯套2060的另一個相對的端部接觸來限制軸2022的軸向移動,以使得蝶閥元件2046的一部分充當軸向止動部。在這樣的示例中,軸2022的軸向移動可以由一個或多個軸向止動部來限制。
作為示例,閥元件2046的一部分的表面和套環(huán)2023的表面可限定大于襯套2060的軸向長度的軸向距離。在這樣的示例中,軸2022可以在由該軸向距離和襯套2060的較短的軸向長度所限定的間隙內(nèi)軸向地移動。這樣的間隙可以在襯套2060的一個端部處、在襯套2060的相對的端部處或被分配在襯套2060的兩個端部處(例如,在組件2000的操作期間的各種時刻)。
作為示例,蝶閥元件可以軸向地定位在(例如,被夾在)可充當軸向止動部的兩個襯套(例如左襯套和右襯套)之間。在這樣的示例中,一個或多個間隙趨向于是相對小的以便例如減小泄漏。然而,可以存在一些量的游隙來幫助減小粘連(例如由于熱效應等)。
作為示例,在組件包括多個襯套的情況下,結(jié)構(gòu)的材料和/或應用到此類材料的處理過程可以可選地不同。例如,內(nèi)襯套可以是更耐用的,因為內(nèi)襯套相比外襯套通常暴露于更高的溫度(例如由于接近/接觸周圍環(huán)境)。
作為示例,多襯套的方式可以起到減小單個單體的襯套的方式(例如單個長襯套)可能涉及的變形效應的作用。
作為示例,包括軸向止動部的閥軸可提高排氣從一個區(qū)域行進到另一個區(qū)域的流動路徑的曲折性。例如,在排氣壓力高于周圍空氣壓力的情況下,壓力差可以是用于使排氣經(jīng)由接收閥軸的孔進行流動的驅(qū)動力。在這樣的閥軸包括帶有可充當軸向止動部的軸向面的至少一個臺階狀部分的情況下,排放物流動路徑(例如通道)的曲折性可以得到提高,這可以起到減少排氣泄漏的量的作用。
作為示例,在閥軸的軸向止動部表面鄰接(例如接觸)襯套的端部的情況下,軸向止動部表面可具有超過襯套的孔的孔直徑的直徑,以使得該軸向止動部表面起到封閉設置在襯套的孔中的閥軸的一部分和限定了襯套的孔的該襯套的內(nèi)表面之間的環(huán)形間隙的作用。
作為示例,一種用于兩級渦輪增壓器的排放物旁通閥的組件可以包括:第一渦輪增壓器級和第二渦輪增壓器級,其中,所述級中的一個包括軸套,所述軸套包括孔;排放物旁通閥,所述排放物旁通閥包括臂,所述臂能夠樞轉(zhuǎn)以便將所述排放物旁通閥定向成打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài);閥軸,所述閥軸至少部分地設置在所述孔中并且操作性地聯(lián)接到所述排放物旁通閥,其中,所述閥軸包括內(nèi)端部、外端部以及軸向止動部,所述軸向止動部設置在所述內(nèi)端部和所述外端部之間;外襯套,所述外襯套至少部分地設置在所述孔中并且軸向地沿所述閥軸定位;以及內(nèi)襯套,所述內(nèi)襯套至少部分地軸向固定在所述孔中并且軸向地沿所述閥軸定位在所述排放物旁通閥的臂的一部分和所述閥軸的軸向止動部之間。在這樣的示例中,所述內(nèi)襯套的一個端部和所述閥軸的軸向止動部以及所述內(nèi)襯套的相對的端部和所述排放物旁通閥的臂的一部分能夠限定整體軸向間隙,所述整體軸向間隙限制了所述閥軸在所述孔中的軸向移動。
作為示例,排放物旁通閥的臂可固定到閥軸以便限定在臂的一部分和軸向止動部之間的軸向跨度,例如其中,內(nèi)襯套包括小于該軸向跨度的軸向長度。在這樣的示例中,內(nèi)襯套的軸向長度和軸向跨度之間的差可限定間隙。例如,這樣的間隙可以至少部分地經(jīng)由閥軸的熱膨脹系數(shù)和內(nèi)襯套的熱膨脹系數(shù)限定。
作為示例,內(nèi)襯套和閥軸可以由不同的材料制成。
作為示例,閥軸可以是單體軸。
作為示例,閥軸可以具有大于軸的平均直徑的近似六倍的長度。
作為示例,閥軸可以包括至少一個環(huán)形槽。在這樣的示例中,至少一個密封環(huán)可以至少部分地設置在環(huán)形槽中。作為示例,至少一個密封環(huán)能夠接觸多個襯套中的一個的表面。
作為示例,組件可包括曲柄臂,曲柄臂通過螺栓連接到閥軸的外端部。
作為示例,內(nèi)襯套可以被銷別住。
作為示例,軸套可以是渦輪機殼體的軸套。作為示例,軸套可以是排放歧管的軸套。
作為示例,排放物旁通閥在打開狀態(tài)能夠允許內(nèi)燃發(fā)動機的排氣的至少一部分繞過多個渦輪增壓器級中的一個。在這樣的示例中,在排放物旁通閥的打開狀態(tài)中,能夠存在用于使內(nèi)燃發(fā)動機的排氣的至少一部分繞過第一渦輪增壓器級的路徑。
作為示例,在組件中,第一渦輪增壓器級可以是高壓級,并且第二渦輪增壓器級可以是低壓級。
作為示例,一種用于兩級渦輪增壓器的排放物旁通閥的組件可以包括:第一渦輪增壓器級和第二渦輪增壓器級,其中,所述級中的一個包括軸套,所述軸套包括孔;排放物旁通閥,所述排放物旁通閥包括臂,所述臂能夠樞轉(zhuǎn)以便將所述排放物旁通閥定向成打開狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài);閥軸,所述閥軸至少部分地設置在所述孔中并且操作性地聯(lián)接到所述排放物旁通閥,其中,所述閥軸包括內(nèi)端部、外端部以及軸向止動部,所述軸向止動部設置在所述內(nèi)端部和所述外端部之間;曲柄臂,所述曲柄臂操作性地聯(lián)接到所述閥軸;內(nèi)襯套,所述內(nèi)襯套至少部分地設置在所述孔中并且軸向地沿所述閥軸定位;以及外襯套,所述外襯套至少部分地軸向固定在所述孔中并且軸向地沿所述閥軸定位在所述閥軸的軸向止動部和所述曲柄臂之間。在這樣的示例中,所述曲柄臂可包括限制所述閥軸的軸向移動的軸向止動部表面。
作為示例,一種用于兩級渦輪增壓器的排放物旁通閥的組件可以包括:第一渦輪增壓器級和第二渦輪增壓器級,其中,所述級中的一個包括軸套,所述軸套包括孔;排放物旁通蝶閥;閥軸,所述閥軸至少部分地設置在所述孔中并且操作性地聯(lián)接到所述排放物旁通蝶閥,其中,所述閥軸包括內(nèi)端部、外端部以及軸向止動部,所述軸向止動部設置在所述內(nèi)端部和所述外端部之間;內(nèi)襯套,所述內(nèi)襯套至少部分地設置在所述孔中并且軸向地沿所述閥軸定位;以及外襯套,所述外襯套至少部分地軸向固定在所述孔中并且軸向地沿所述閥軸定位在所述閥軸的軸向止動部和所述排放物旁通蝶閥之間。
雖然已經(jīng)在附圖中示出了并且在前述的具體實施方式中描述了方法、設備、系統(tǒng)、布置等的一些示例,但將要理解的是所公開的示例實施例是非限制性的,但是能夠在沒有偏離由所附權(quán)利要求闡述和限定的精神的情況下進行大量的重新布置、修改以及替換。