渦輪機廢氣門的制作方法
【技術領域】
[0001]在此公開的主題總的涉及用于內燃機的渦輪機，且特別地涉及渦輪機廢氣門。
【背景技術】
[0002]渦輪機廢氣門典型地是可以被控制以選擇地允許至少一些排氣旁通渦輪機的閥。在排氣渦輪機驅動壓縮機以用于將通向內燃機的入口壓力增壓的情況中(例如在渦輪增壓器中)，廢氣門提供了控制增壓壓力的裝置。
[0003]所謂的內部廢氣門至少部分地整合到渦輪機殼體內。內部廢氣門典型地包括瓣閥(例如塞)，曲柄臂，軸或桿和促動器。廢氣門的塞經常包括平盤形的表面，所述表面靠著圍繞排氣旁通開口布置的平座(例如，閥座或廢氣門座)落座，但多種塞可以包括突出部，所述突出部延伸到排氣旁通開口內(例如，經過廢氣門座的平面)。
[0004]在關閉的位置中，廢氣門塞應靠著廢氣門座(例如，落座表面)以足夠的力落座，以有效地密封排氣旁通開口(例如，防止排氣從高壓排氣供給泄漏到低壓區域)。內部廢氣門經常構造為將力從臂傳遞到塞(例如，作為兩個單獨的、但連接的部件)。在發動機運行期間，對于廢氣門的載荷要求隨著壓力差而變化。高載荷要求可能在廢氣門的運動部件內生成高的機械應力，此事實已在一些情況中導致明顯的尺寸過大的部件設計，以滿足可靠性水平(例如，如發動機制造商所要求的)。用于汽油機應用的廢氣門部件的可靠性在運行溫度和排氣脈動水平可能很高的情況中是特別重要的。
[0005]在此描述了廢氣門、廢氣門部件和與廢氣門相關的過程的多種示例。
【附圖說明】
[0006]通過結合在附圖中所示的示例參考如下的詳細描述，可以獲得對于在此所述的多種方法、裝置、組件、系統、設備等以及它們的等效物的更完整的理解。各圖為:
圖1是渦輪增壓器和內燃機的示意圖，圖中帶有控制器和車輛的示例；
圖2是包括廢氣門的組件的示例的一系列視圖；
圖3是包括廢氣門的組件的示例的一系列視圖；
圖4是可被組裝以形成一個單元的各件的示例的一系列視圖；
圖5是可被組裝以形成一個單元的各件的示例的一系列視圖；
圖6是可被組裝以形成一個單元的各件的示例的一系列視圖；
圖7是鑄造過程的各件的示例的一系列視圖；
圖8是示例方法的一系列方框圖；
圖9是對應于圖4、圖5和圖6的示例單元的一系列透視圖；
圖10是包括廢氣門的組件的示例的一系列剖視圖；
圖11是相對于流體流動的廢氣門的示例的一系列示意圖；
圖12是包括兩個渦管的組件的示例的一系列視圖；
圖13是包括兩個渦管的組件的示例和廢氣門的示例的一系列視圖；圖14是包括廢氣門的組件的示例。
【具體實施方式】
[0007]渦輪增壓器經常用于增加內燃機的輸出。參考圖1，作為示例，系統100可包括內燃機110和渦輪增壓器120。如在圖1中所示，系統100可以是車輛101的一部分，其中系統100布置在發動機艙內且連接到排氣管103，所述排氣管103將排氣引導到排氣出口 109，排氣出口 109例如位于乘員艙105的后方。在圖1的示例中，可以提供處理單元107，以處理排氣(例如，通過分子的催化轉化來降低排放物等)。
[0008]如在圖1中所示，內燃機110包括容納了一個或多個燃燒室的發動機氣缸體118，所述燃燒室運行地驅動軸112 (例如通過活塞)，以及容納了進氣口 114和排氣口 116，所述進氣口 114提供了通向發動機氣缸體118的空氣的流動路徑，所述排氣口 116提供了排氣從發動機氣缸體118排出的流動路徑。
[0009]渦輪增壓器120可以起作用以從排氣獲取能量且將能量提供到進氣，所述進氣可以與燃料組合以形成燃燒氣體。如在圖1中所示，渦輪增壓器120包括空氣入口 134、軸122、用于壓縮機葉輪125的壓縮機殼體組件124、用于渦輪機葉輪127的渦輪機殼體組件126、另一個殼體組件128和排氣出口 136。殼體128可以稱為中心殼體組件，因其布置在壓縮機殼體組件124和渦輪機殼體組件126之間。軸122可以是包括多種部件的軸組件。軸122可以通過布置在殼體組件128內(例如，在由一個或多個孔壁限定的孔內)的軸承系統(例如軸頸軸承、滾動元件軸承等)可旋轉地支承，使得渦輪機葉輪127的旋轉導致壓縮機葉輪126旋轉(例如，因其可旋轉地被軸122聯接)。作為示例，中心殼體旋轉組件(CHRA)可以包括壓縮機葉輪125、渦輪機葉輪127、軸122、殼體組件128和多種其他的部件(例如，布置在壓縮機葉輪125和殼體組件128之間的軸向位置處的壓縮機側板)。
[0010]在圖1的示例中，示出了可變幾何形狀組件129，如部分地布置在殼體組件128和殼體組件126之間。這種可變幾何形狀組件可以包括葉片或其他部件以改變通向渦輪機殼體組件126內的渦輪機葉輪空間的通道的幾何形狀。作為示例，可以提供可變幾何形狀壓縮機組件。
[0011]在圖1的示例中，廢氣門閥(或簡稱為廢氣門)135布置為靠近渦輪機殼體組件126的排氣入口。廢氣門閥135可被控制以允許來自排氣口 116的至少一些排氣旁通繞過渦輪機葉輪127。多種廢氣門、廢氣門部件等可以應用于常規的固定噴嘴渦輪機、固定葉片噴嘴渦輪機、可變噴嘴渦輪機、雙渦管渦輪增壓器等。
[0012]在圖1的示例中，也示出了排氣再循環(EGR)管115，所述排氣再循環管115可以選擇地設置有一個或多個閥117，以例如允許排氣流動到壓縮機葉輪125上游的一個位置處。
[0013]圖1也示出了示例的布置150，以使排氣流動到排氣渦輪機殼體組件152，且示出了另一個示例的布置170，以使排氣流動到排氣渦輪機殼體組件172。在布置150內，氣缸蓋154內包括通道156，以將排氣從氣缸引導到渦輪機殼體組件152，而在布置170中，歧管176允許安裝渦輪機殼體組件172，例如無需任何單獨的中間長度的排氣管路。在示例的布置150和170中，渦輪機殼體組件152和172可以構造為與廢氣門、可變幾何形狀組件等一起使用。
[0014]在圖1中，控制器190的示例示出為包括一個或多個處理器192、存儲器194和一個或多個接口 196。這樣的控制器可以包括電路，例如發動機控制單元(ECU)的電路。如在此所描述，多種方法或技術可以選擇地結合控制器實施，例如通過控制邏輯實施。控制邏輯可以取決于一個或多個發動機運行狀態(例如，渦輪機轉速、發動機轉速、溫度、載荷、潤滑劑、冷卻等)。例如，傳感器可以將信息通過一個或多個接口 196傳遞到控制器190。控制邏輯可以依賴此信息，且控制器190又可以輸出控制信號以控制發動機運行。控制器190可以構造為控制潤滑劑流動、溫度、可變幾何形狀組件(例如，可變幾何形狀壓縮機或渦輪機)、廢氣門(例如通過促動器)、電動馬達或一個或多個與發動機、渦輪增壓器(或多個渦輪增壓器)相關的其他的部件等。作為示例，渦輪增壓器120可以包括一個或多個促動器和/或一個或多個傳感器198，促動器和/或傳感器可以例如聯接到控制器190的一個接口或多個接口 196。作為示例，廢氣門135可以通過控制器控制，所述控制器包括響應于電信號、壓力信號等的促動器。作為示例，用于廢氣門的促動器可以是機械促動器，例如可以不需要電力運行的促動器(例如，考慮構造為響應于通過管道提供的壓力信號的機械促動器)。
[0015]圖2示出了組件200的示例，所述組件200包括渦輪機殼體210，所述渦輪機殼體210包括法蘭211、孔212、入口管213、渦輪機葉輪開口 214、螺旋壁215、排氣出口開口 216、罩壁220、噴嘴221、部分地由螺旋壁215形成的渦室222、延伸到廢氣門座226的廢氣門壁223和排氣室230。在圖2的示例中，渦輪機殼體210可以是單件或多件殼體。作為示例，渦輪機殼體210可以是鑄造部件(例如，通過砂型鑄造或其他鑄造方法形成)。渦輪機殼體210包括多個壁，所述壁可以限定例如孔212、渦輪機葉輪開口 214、排氣出口開口 216、室230等的特征。特別地，廢氣門壁223限定了與入口管213流體連通的廢氣門通道，其中廢氣門控制鏈接件240和廢氣門臂和塞250構造為打開和關閉廢氣門通道(例如，用于對于排氣的廢氣門作用)。
[0016]在圖2的示例中，廢氣門控制鏈接件240包括構造為被渦輪機殼體210的孔212接收的套管242、控制臂224和柱銷246，且廢氣門臂和塞250包括軸252、軸端253、臂254和塞256。如所示，套管242布置在孔212和軸252之間，以例如支持軸252的旋轉，以將室230從外部空間等密封。孔212、套管242和軸252可以各自通過一個直徑或多個直徑以及一個或多個長度限定。例如，軸252包括直徑Ds，孔212包括直徑Db，而套管242包括內徑Dbl和外徑Db。。在圖2的示例中，當多種部件被組裝時，各直徑可以如下:DB>Dbc]>Dbl>Ds。至于長度，軸252的長度超過套管242的長度，所述套管242的長度超過孔212的長度。這樣的長度可以相對于軸的軸線zs、套管軸線^和孔軸線z B限定。如所示，套管242軸向地布置在軸252的肩部和控制鏈接件240的控制臂244之間。
[0017]在圖2的示例中，間隙Δ z示出在套管242的表面和控制臂244的表面之間，這允許軸252的軸向移動，例如以便于塞256相對于廢氣門座226的自定心。
[0018]作為示例，組件200可以通過法蘭211裝配到內燃機的排氣管或其他部件(例如，見圖1的示例)，使得排氣通過入口管213被接收，被引導到渦室222。排氣從渦室222通過噴嘴221通過開口 214被引導到布置在渦輪機殼體210內的渦輪機葉輪，以流入部分地通過罩壁220限定的渦輪機葉輪空間且在其內膨脹。排氣可然后通過流向室230離開渦輪機葉輪且然后通過排氣出口開口 216離開渦輪機殼體210。
[0019]至于廢氣門作用，當促動控制鏈接件240時(例如，通過聯接到柱銷246的促動器)，廢氣門臂和塞250可以被旋轉，使得所接收的排氣的至少部分可以流入由廢氣門壁223限定的廢氣門通道內，經過廢氣門座226且流入到室230內，而非通過噴嘴221流向渦輪機葉輪空間。排氣的受到廢氣門作用的部分可以然后通過排氣出口開口 216離開渦輪機殼體210 (例如，且通向車輛的排氣系統，部分地被再循環，等)。
[0020]作為示例，控制鏈接件240可以施加力，所述力起作用以在向著廢氣門座226的方向上促動塞256。例如，促動器可以包括施加力的偏置機構(例如，彈簧等)，所述力可以至少部分地被可控地克服，以使得塞256從廢氣門座226旋轉開(例如，用于廢氣門作用)。作為示例，促動器可以安裝到渦輪增壓器(例如，安裝到壓縮機組件等)。作為示例，促動器可以是線性促動器，