專利名稱：順序控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制發(fā)動機(jī)中輸入空氣氣流和排氣回流的混合的 系統(tǒng)。更明確的說，本發(fā)明涉及一種用于控制各個(gè)流體的量的順序控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)中NOx的排放一般通過地方、州以及聯(lián)邦政府制訂的限度控制。 NOx成分的形成因此必須被保持在至少低于特定的臨界值限制或者等級。一 般理解為內(nèi)燃機(jī)的廢氣中NOx的存在由燃燒溫度和壓力以及空氣/燃料比 (lambda)決定。燃燒溫度的升高引起發(fā)動機(jī)廢氣中存在的NOx量增加。 因此，希望控制燃燒溫度以便限制廢氣中存在的NOx量。一種限制或者控制燃燒溫度的方法是將一部分廢氣再循環(huán)為發(fā)動機(jī)的 進(jìn)氣?？梢岳斫猓?yàn)閺U氣相對氧含量較低，這導(dǎo)致燃燒混合物將在一個(gè)更 低的溫度下燃燒。更低的燃燒溫度反過來減少了燃燒過程中產(chǎn)生的NOx的 量。人們也希望使得燃燒效率最大，這傳統(tǒng)上通過在或者接近選定的點(diǎn)火正 時(shí)來運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)。然而，已經(jīng)注意到當(dāng)發(fā)動機(jī)在或者接近這樣的條件下 運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生不可接受的高NOx水平。為了抑制NOx的形成和排放，需要限 制最高燃燒壓力到 一 臨界值。一種已知的用于限制燃燒壓力的方法包括通過燃燒室的引入通道再循 環(huán)廢氣，因?yàn)樵傺h(huán)廢氣的增多將減小最高燃燒壓力，并因此降低NOx的 水平。相應(yīng)的，不希望的氮氧化物的形成可以通過將一部分廢氣再循環(huán)到內(nèi) 燃機(jī)空氣/燃料進(jìn)氣通道而被減少，這樣能用惰性的水和二氧化碳稀釋輸入的空氣/燃料混合物。這些氣體的摩爾比熱，特別是二氧化碳的，吸收大量熱量 以便降低最高循環(huán)溫度和/或壓力到有助于降低NOX形成的水平。因?yàn)镹Ox的形成隨著廢氣在循環(huán)(EGR)氣流的增大而減少，因此其 代表廢氣成分的臨界百分比，這伴隨著發(fā)動機(jī)性能的惡化，例如，隨著EGR 的增大，發(fā)動機(jī)運(yùn)行的不平穩(wěn)性增加。因此， 一個(gè)限制EGR利用的因素是 在車輛性能變得難以忍受之前可接受的EGR引起的運(yùn)行惡化的量。也已知提供有一種再循環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用 一個(gè)具有設(shè)置在空氣管 道中的出口套管，其中所述套管的出口可以沿著空氣管道調(diào)整位置以至少部 分閉合廢氣入口并沿著空氣管道的 一部分可移動以改變廢氣入口的閉合程 度以便調(diào)節(jié)進(jìn)入空氣管道的廢氣流量。進(jìn)一步設(shè)想套管的輸出端的截面區(qū)域 可以有利的減小并可以或者不可以調(diào)整位置以完全閉合廢氣入口以便防止 廢氣流進(jìn)入空氣管道。此外，有利的是， 一個(gè)流線型主體可以設(shè)置在空氣管 道中。這樣，通過套管的進(jìn)入的空氣流的節(jié)流在形成文氏管的減少的部分發(fā) 生。然而，EGR的利用存在其它挑戰(zhàn)。例如，對柴油機(jī)來說，在一些特定的 情況下，廢氣壓力在進(jìn)入渦輪增壓器的渦輪之前有時(shí)可能大于進(jìn)氣管中的新 鮮空氣壓力。這可能在特定的發(fā)動機(jī)運(yùn)行模式期間發(fā)生，例如l):高的發(fā)動 機(jī)速度/高的廢氣質(zhì)量流量。渦輪堵塞導(dǎo)致低的渦輪增壓器效率和高的渦輪上 游廢氣壓力(高于增壓壓力)；以及2)當(dāng)廢氣波動幅度較大但渦輪增壓器的 慣性引起渦輪增壓器速度/或轉(zhuǎn)速不上升(渦輪滯后)時(shí)的內(nèi)燃機(jī)瞬變/加速 過程中。在這些運(yùn)行狀態(tài)過程中，EGR流將相當(dāng)大(超過所希望的)，甚至在進(jìn) 氣管中沒有文氏吸引效應(yīng)。因此，EGR流必須進(jìn)行限制。附加的EGR節(jié)流 是必要的。在瞬變過程中，也有完全關(guān)閉EGR供給的需要(即為了限制煙 塵)。因此所希望的是一個(gè)用于EGR的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許在不同的運(yùn)行 條件下增大對EGR系統(tǒng)的控制。發(fā)明內(nèi)容本系統(tǒng)因此指向用于多種第一和第二氣流的混合的控制，例如，在內(nèi)燃 機(jī)中輸入空氣流和EGR流。根據(jù)上面列出的有關(guān)現(xiàn)有EGR控制系統(tǒng)的問題，有單獨(dú)控制輸入空氣 流和EGR流的需要，即，使用兩個(gè)單獨(dú)的"閥"。EGR節(jié)流可以集成到文氏管中，優(yōu)選在相對接近排氣管道的EGR管道 中產(chǎn)生節(jié)流有多個(gè)原因。例如，1) 一個(gè)原因是使EGR系統(tǒng)當(dāng)關(guān)閉時(shí)封閉的 容積(即管道，冷卻器等)最小。相對較大的容積做為廢氣波動的緩沖器， 使得渦流增壓器系統(tǒng)效率更低并造成轉(zhuǎn)速上升時(shí)間(spool up)更長。根據(jù) EGR管道的布置，也可可能在單獨(dú)的廢氣管道之間有壓力波動的"交叉干 擾"，這使得發(fā)動機(jī)的氣體交換效率降低。2)在接近廢氣管道處設(shè)置EGR 控制閥的另一個(gè)原因是使廢氣凝結(jié)的危險(xiǎn)最小。廢氣凝結(jié)是不希望的并可能 在節(jié)流閥中導(dǎo)致摩擦或者大磨損。在例如冬天運(yùn)行的情況下，液滴當(dāng)在高速 下沖擊時(shí)或者凝結(jié)的液體可能在縫隙中積累并凝固而可能磨損閥門或者管 道。如果EGR冷卻器在EGR節(jié)流閥上游，冷卻效應(yīng)也可能引起凝結(jié)。此外， 如果初始溫度不夠高，則通過部分或者完全關(guān)閉的EGR節(jié)流閥的泄漏可能 引起凝結(jié)。因此，希望利用兩個(gè)單獨(dú)的控制系統(tǒng)控制EGR流。第一個(gè)可以設(shè)置在 空氣進(jìn)氣管中用于吸EGR (文氏管)，而第二個(gè)可以設(shè)置在相對接近廢氣管 道的EGR管道，用于限制EGR流(EGR節(jié)流閥)。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，被設(shè)置作為流量調(diào)節(jié)器的部分的流線形可移動 主體設(shè)置在管道入口部分。流量調(diào)節(jié)器包括一個(gè)具有徑向EGR供給流的管道部分和在一個(gè)在該管道中的必須自由懸浮并可移動的主體。所述可移動的 主體可以設(shè)置在流動方向可移動并優(yōu)選設(shè)計(jì)為新鮮空氣的瞬時(shí)節(jié)流一直在最接近入口處最大以供給廢氣，并且不依賴所述可移動主體的位置。因此， 在調(diào)節(jié)的過程中節(jié)流理想地變化，做為在廢氣供給過程中有關(guān)新鮮空氣在主 體和管道壁之間的流動面積的變化的結(jié)果。用這種方式，對于抽吸的變化的 需要得到滿足，并使壓力損失最小。盡管前述討論的流量調(diào)節(jié)器提供了顯著的好處，多個(gè)閥門的使用(即， 成比例的，波動寬度調(diào)節(jié)"PWM"等)，歷史上需要的復(fù)雜的控制系統(tǒng)成本 非常高，而且增大了控制系統(tǒng)的復(fù)雜性并需要更大的空間。因此，在本發(fā)明的一個(gè)有利實(shí)施例中，考慮提供一種用于EGR系統(tǒng)的 單獨(dú)限制器/關(guān)閉閥，該岡設(shè)置在從可替換主體開始的廢氣循環(huán)管道內(nèi)的上 游，這樣能夠提供一個(gè)步進(jìn)式控制策略。限制器/關(guān)閉閥可以設(shè)計(jì)為僅僅當(dāng)可移動主體例如在液流中完全移動到上游時(shí)開啟。 一旦可移動主體移動一個(gè)最 大距離，用于EGR的限制器/關(guān)閉閥就可以開啟。這樣，可以獲得一種利用 限制器/控制閥和可移動主體的步進(jìn)或者順序控制系統(tǒng)。這個(gè)控制系統(tǒng)與以前已知的EGR系統(tǒng)相比提供了顯著的好處，因?yàn)樵?控制系統(tǒng)允許使用單獨(dú)的控制閥。即使僅僅使用一個(gè)控制閥，該系統(tǒng)仍然能 夠提供復(fù)雜的流量控制。例如，當(dāng)控制具有現(xiàn)有系統(tǒng)(即氣動、液壓、電動 等等)的啟動器時(shí)，所述可移動主體在管道中運(yùn)動，這樣可以用于有選擇的 控制啟動器，例如，Opsi-50psi。 一旦所述可移動主體達(dá)到最大位移，僅僅 此時(shí)限制器/關(guān)閉閥開啟。當(dāng)開啟時(shí)，限制器/關(guān)閉閥然后依次控制啟動器， 例如從50psi到一個(gè)上限。在這個(gè)特定的示例中，EGR系統(tǒng)可以通過1 )利 用一個(gè)單獨(dú)控制閥以及2)選擇氣缸的尺寸來提供步進(jìn)式控制。因此，因?yàn)?僅僅使用了一個(gè)控制閥，除了提供簡化的控制電路外還實(shí)現(xiàn)了顯著降低制造 成本。也應(yīng)當(dāng)注意，因?yàn)閮H僅使用了一個(gè)控制閥，所以僅僅需要一個(gè)用于CPU 和電驅(qū)動器。這提供了更大的成本節(jié)省和筒化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為了這個(gè)應(yīng)用，下述術(shù)語和定義應(yīng)當(dāng)適用此處使用的術(shù)語"連接"、"連 接到"以及"與……連接"每一個(gè)都表明兩個(gè)或多個(gè)器械、設(shè)備、組件、網(wǎng) 絡(luò)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)和/或裝置之間的關(guān)系，這些構(gòu)成任何以下的一個(gè)或者多 個(gè)(a)連接，無論是直接連接或者通過一個(gè)或者多個(gè)其它器械、設(shè)備、組 件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)，或者裝置的連接，(b)連通關(guān)系，無論是直接連 通或者通過一個(gè)或者多個(gè)其它器件、設(shè)備、組件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)，或 者裝置的連接和/或(c)功能關(guān)系，其中任何一個(gè)或者多個(gè)器件、設(shè)備、組 件、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)、子系統(tǒng)或裝置整體或者部分依靠其它的任何一個(gè)或者多個(gè) 的運(yùn)行。術(shù)語"第一"和"第二"用來將一個(gè)元件、裝置、對象或器具與另一個(gè) 區(qū)分開，而不用于表明實(shí)時(shí)的相對位置或者布置。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，提供了 一種用于控制空氣和再循環(huán)廢氣的混合 物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由用于傳送通過其中的空氣的壁限定的空氣管道， 以及通過所述空氣管道的壁的廢氣入口，用于將廢氣引入空氣管道。該系統(tǒng) 另外包括氣流調(diào)節(jié)器，至少部分設(shè)置在空氣管道中，該氣流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)穿 過該空氣管道通過的空氣的量，以及限制閥，設(shè)置在廢氣再循環(huán)管道中的廢氣入口前，所述限制閥調(diào)節(jié)引入空氣管道的廢氣量。該系統(tǒng)設(shè)置為使得氣流調(diào)節(jié)器和限制閥提供順序控制系統(tǒng)，其中在第一壓力范圍，氣流調(diào)節(jié)器啟動， 而在第二壓力范圍限制閥開啟。在另 一個(gè)有利的實(shí)施例中，提供了 一種用于控制空氣和在循環(huán)廢氣的混 合物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括由用于傳送通過其中的空氣的壁限定的空氣管道， 以及通過所述空氣管道壁的廢氣入口，用于將廢氣引入空氣管道，所述廢氣入口連接到一個(gè)廢氣再循環(huán)管道。該系統(tǒng)還包括氣流調(diào)節(jié)器，至少部分設(shè) 置在空氣管道中，所述氣流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)通過空氣管道的空氣的量，以及限制 閥，設(shè)置在廢氣再循環(huán)管道中，所述限制閥調(diào)節(jié)引入空氣管道的廢氣的量。 該系統(tǒng)另外還包括第一壓力范圍，在該范圍內(nèi)氣流控制閥開啟，以及第二壓 力范圍，在該范圍內(nèi)限制閥開啟。該系統(tǒng)設(shè)置為使得氣流調(diào)節(jié)器和限制閥以 順序方式運(yùn)行，以便當(dāng)氣流調(diào)節(jié)器完全啟動時(shí)，所述限制閥開啟。仍然在另 一個(gè)有利實(shí)施例中，提供了 一種用于控制內(nèi)燃機(jī)中的空氣和再 循環(huán)廢氣的混合物的方法，包括步驟為通過一個(gè)空氣管道吸引空氣，以及 將廢氣管道連接到空氣管道。該方法另外包括步驟為將廢氣轉(zhuǎn)移到廢氣管 道以再循環(huán)入空氣管道中，控制氣流調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器在第一壓力范圍內(nèi)調(diào) 節(jié)通過空氣管道的氣體的量，以及控制限制閥，該閥在第二壓力范圍內(nèi)調(diào)節(jié) 通過廢氣管道的廢氣量。該方法設(shè)置為使得氣流調(diào)節(jié)器和限制閥以順序的方 式運(yùn)行以便當(dāng)氣流調(diào)節(jié)器完全啟動時(shí)，限制閥接著開啟。本發(fā)明的其它目的和其特殊的特點(diǎn)及優(yōu)勢將從下述附圖和所附的詳細(xì) 描述中變得更加明顯。


圖l是本發(fā)明一個(gè)有利實(shí)施例的框圖；圖2是根據(jù)圖1的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的部分截面?zhèn)纫晥D；圖3是根據(jù)圖1的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的部分截面?zhèn)纫晥D；圖4是根據(jù)圖3的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的部分截面?zhèn)纫晥D；圖5是說明了根據(jù)圖1的一個(gè)有利的控制系統(tǒng)的示例性曲線。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照附圖，其中相同的附圖標(biāo)記在整個(gè)附圖中表示相應(yīng)的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在參照圖1，其說明了系統(tǒng)IO。在圖1中，氣體入口 2被顯示為連接到流量調(diào)節(jié)器3。廢氣入口 4流體連接到限制器/關(guān)閉閥5,其也流體連接到 流量調(diào)節(jié)器3。流量調(diào)節(jié)器3然后接收空氣入口 2和廢氣入口 4并將流體7 輸出到。在該有利的實(shí)施例中，流量調(diào)節(jié)器3與限制器/關(guān)閉閥5串連運(yùn)行， 以可變的控制空氣入口 2和廢氣入口 4的流量。例如，限制器/關(guān)閉閥5可 以被變化啟動以打開/關(guān)閉從而用來限制流到流量調(diào)節(jié)器3的廢氣。在該特定的實(shí)施例中，用于EGR系統(tǒng)的限制器/關(guān)閉閥5設(shè)置在從流體 調(diào)節(jié)器開始的廢氣再循環(huán)管道的上游，以便提供步進(jìn)式控制策略。例如，限 制器/關(guān)閉閥5可以設(shè)計(jì)為僅僅當(dāng)流量調(diào)節(jié)器3被完全啟動時(shí)打開。 一旦完 全啟動，限制器/關(guān)閉閥5然后可以被開啟。用這種方式，可以利用限制器/ 關(guān)閉閥5和流量調(diào)節(jié)器3獲得步進(jìn)或者順序控制系統(tǒng)。該獨(dú)特的控制系統(tǒng)實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)是允許使用單個(gè)流量調(diào)節(jié)器3 (控 制閥)。即使僅僅利用一個(gè)流量調(diào)節(jié)器3 (控制閥)，該系統(tǒng)也提供了復(fù)雜的 流體控制。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，流量調(diào)節(jié)器3可以用于選擇性控制啟動 器，例如0psi-50psi。然而， 一旦流量調(diào)節(jié)器3到達(dá)最大動作，僅僅當(dāng)此 時(shí)限制器/關(guān)閉閥5啟動。在動作時(shí)，限制器/關(guān)閉閥5接著依次控制啟動器， 例如從50psi到一個(gè)上限(即100psi )?，F(xiàn)在參考圖2,系統(tǒng)10包括一個(gè)由壁23限定的空氣管道22,通過該管 道輸入的空氣與發(fā)動機(jī)(未顯示)連通。廢氣入口 30通過壁23,通過該入 口再循環(huán)的廢氣被>火廢氣管道24引入空氣管道22 (由尖頭B所示)。套管70，輸入空氣流動通過該套管，其具有輸入端66和輸出端68，而 至少輸出端68設(shè)置在管道壁23內(nèi)部。因此，輸入空氣通過輸入端66進(jìn)入 套管70,并流經(jīng)該套管70,并且通過輸出端68離開該套管70 (由箭頭A 表示)。該套管70可以設(shè)置為輸出端68至少部分閉合入口 30，因此減少進(jìn) 入空氣管道22的廢氣流量。至少套管70的一部分可以沿著空氣管道22縱 向移動以改變出口端68閉合入口 30的程度，允許廢氣引入空氣管道22被 調(diào)節(jié)。限制器/閥5也在圖2中說明，有利的，其設(shè)置在廢氣管道24中?？紤] 到限制器/關(guān)閉閥5實(shí)際上可以包括任何類型的可控制閥，該閥可以有效關(guān) 閉廢氣的流體流動。限制器/關(guān)閉閥5有利的設(shè)置在廢氣管道24中并相對接 近入口 3 0以用于限制EGR流動(EGR節(jié)流)。現(xiàn)在再參考流量調(diào)節(jié)器3的運(yùn)行，設(shè)想套管70的一部分具有外螺紋的 表面71，而管道壁23的一部分具有相應(yīng)的內(nèi)螺紋表面72用于與螺紋的套管 表面71嚙合。因此，輸出端68可以僅僅通過旋轉(zhuǎn)套管70而沿著空氣管道 22移動。這樣，進(jìn)入管道22的廢氣的流量可以被準(zhǔn)確而精密的控制。在某 些實(shí)施例中，套管70和管道22可以是同軸的?？梢詰?yīng)用多種驅(qū)動^/L構(gòu)來驅(qū)動套管70來回通過空氣管道22。例如，如 圖2所示，系統(tǒng)10可以包括有螺紋的套管70,而因此包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該機(jī) 構(gòu)設(shè)計(jì)為促成套管70的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。在這些實(shí)施例中，驅(qū)動裝置可以，例如 包括其旋轉(zhuǎn)軸平行于套管70的齒輪32,而套管70可以包括在輸入端66附 近的外表面以便與齒輪32配合，因此齒輪32的順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)可以驅(qū) 動套管70沿著管道22向前和向后。在一些有利的實(shí)施例中，輸出端98的橫截面面積小于輸入端66的橫截 面面積，這樣流經(jīng)套管70的輸入空氣的一些節(jié)流在該減少的部分發(fā)生。在 某些實(shí)施例中，該減少部分僅僅是套管70的收縮部，而在一些實(shí)施例中， 其包括一個(gè)錐形部分74,該部分例如可以具有截頭圓錐的形狀。類似的，在 一些實(shí)施例中，套管70的輸出端在其中移動的管道22的一部分的橫截面面 積也被減小，提供了相似的節(jié)流效果。在一些實(shí)施例中，該減少部分是收縮 的或者錐形的，導(dǎo)致為文氏管54。當(dāng)套管70在文氏管54的方向縱向旋轉(zhuǎn)時(shí)，套管70的環(huán)形的、錐形的 部分74接近文氏管54的環(huán)形的、錐形壁。以這種方式，套管70與文氏管 54連接，充當(dāng)進(jìn)入管道22并與輸入空氣混合的的廢氣的流量調(diào)節(jié)器。套管 70的錐形部分74設(shè)計(jì)為橫截面面積朝向輸出端68的頂端減小。類似的，文 氏管54的橫截面面積在管道22的流動方向減小。此外，文氏管54的橫截 面面積的這個(gè)減小大于輸出端68的橫截面面積的減小。由于這個(gè)布置，因 為套管70在通過管道22的流動方向旋轉(zhuǎn)，入口 30變得更小，限制通往空 氣管道22的廢氣的量。此外，由于入口 30的尺寸按照套管70的輸出端68的移動變換，廢氣 進(jìn)入輸入空氣流體的點(diǎn)同樣地變化。因此流經(jīng)空氣管道22的輸入空氣的最 大節(jié)流(即通過套管70的輸出端68的節(jié)流)總是在廢氣進(jìn)入管道22的點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)，獨(dú)立于套管70的位置。在另外的實(shí)施例中，設(shè)置有致動器92用來移動流線型主體90沿著管道22向后和向前，促使錐形端部91通過輸出端68來回移動。這樣，通過管道 22輸入的空氣的流量可以獨(dú)立于在循環(huán)廢氣流量的變換而變化。致動器92 可以設(shè)置在管道22的外側(cè)并連接到主體90，或者可以設(shè)置在流線型主體90 自身內(nèi)部。應(yīng)用這種設(shè)置，除了一般地提供所希望的混合和泵吸效果外，套管70 可以用于再控制循環(huán)廢氣的速度，而主體90可以用于控制輸入空氣的速度，施例中，套管70可以沿著管道22充分向前以便進(jìn)入管道22的廢氣流完全 關(guān)閉。輸出端68可以通過文氏管54的收縮部向前直到其達(dá)到充滿管道22 的壁，正好在主體90的最大直徑的下游。在一些實(shí)施例中，流線型主體90設(shè)置在管道22中以便主體90的最大 直徑位于套管70的下游，而主體90基本設(shè)置在套管70外側(cè)，如圖2中所 示。因此，在這些實(shí)施例中，流動通道直到廢氣被引入輸入空氣之處是會聚 的，而因此，直到兩種氣流混合才變得發(fā)散。然而，在某些實(shí)施例中，流線 型主體90也可以位于套管70內(nèi)部。應(yīng)當(dāng)理解，雖然多種功能和方法在一系列步驟和方法中被描述和介紹， 該系列僅僅作為 一個(gè)有利實(shí)施例的實(shí)例提供，而不是必須以所說明的特定順 序完成這些功能。另外可以預(yù)期，任何這些步驟可以移動和/或與相對其它 任何步驟接合。此外，另外還可以預(yù)期，根據(jù)應(yīng)用場合，利用所有或者任何 部分此處描述的功能都是有利的。系統(tǒng)10的另一個(gè)實(shí)施例在圖3-4中說明。應(yīng)當(dāng)注意到，在圖2中所描 述的實(shí)施例中顯示的多種特點(diǎn)可以引入下面將描述的實(shí)施例中，而反之亦 然。在這個(gè)特定的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括第一管道部分120、供給部分124 以及第二管道部分122，輸入空氣通過這些管道流動(用箭頭C表示)。再循 環(huán)廢氣通過供給部分124被引入輸入空氣流，該供給部分為該氣流產(chǎn)生了一 個(gè)輸入130 (由箭頭D表示)。在某些有利的實(shí)施例中，供給部分124包括兩部分140、 142,其分別插 入兩個(gè)管道部分120、 122的凸緣144、 146之間。然而，在其它實(shí)施例中， 供給部分12 4可以是具有單個(gè)、徑向開口或者多個(gè)以環(huán)形形式設(shè)置的開口的 單個(gè)、整體件。此外，在一些實(shí)施例中，供給部分124與管道部分120、 122分開，而在另一些實(shí)施例中，供給部分124與管道120、 122形成整體。這個(gè)設(shè)置導(dǎo)致徑向空隙152，廢氣通過該空隙從供給部分124傳送到管 道部分122。在某些有利的實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括一個(gè)文氏管部分154，這 樣鄰近空隙152的道122的內(nèi)部的、環(huán)形壁的一部分為錐形，因此將基本 為平面的空隙152延伸到基本為截頭圓錐形的開口內(nèi)。連續(xù)的、圓柱形的腔 156圍繞空隙152,而墊圈158設(shè)置在兩個(gè)部分140、 142之間。因此，可以 通過選擇墊圈158的厚度獲得所希望的空隙152的間距。提供EGR流的供 給管(未示出)可以安裝到供給部分124的入口部分160以將發(fā)動機(jī)的廢氣 輸送到系統(tǒng)10。套管170，如上所述，完全可移動地設(shè)置在管道部分120內(nèi)部。套管170 具有用于與管道部分120的螺紋內(nèi)表面172配合的螺紋外表面171,因此使 得該套管170精確沿著管道部分的長度方向移動，而該套管170的端部為錐 形以用于節(jié)流流經(jīng)套管170的輸入空氣。如上所述和如圖4中所顯示，在一些實(shí)施例中，使用流線型主體190以 允許流出套管170的入口空氣的其它可變化的節(jié)流。該主體190可以主要設(shè) 置在套管外部或者內(nèi)部，而一個(gè)用于移動流線型主體190向后和向前穿過套 管170的啟動器192或者在主體190內(nèi)部或者連接到主體190。在運(yùn)行中，輸入空氣一般以傳統(tǒng)的方式在渦輪增壓器下游通過一個(gè)中間 冷卻器(未顯示)冷卻，而再循環(huán)廢氣以同樣的方式通過單獨(dú)的EGR冷卻 器在被與輸入空氣流混合之前冷卻。上述用于調(diào)節(jié)流量的系統(tǒng)可以設(shè)置在渦 輪增壓器下游的任何位置。然而，在一些有利的實(shí)施例中，流量調(diào)節(jié)器優(yōu)選 設(shè)置在中間冷卻器下游以防止后者被煙灰污染或者被酸性廢氣腐蝕。圖5是說明了所述控制系統(tǒng)如何可以有效的與例如氣動致動器(未顯示) 一起使用。在這個(gè)特定的示例中，在Opsi,所述氣動致動器部沒有啟動。然 而，從Opsi到50psi，流量調(diào)節(jié)器3的啟動控制致動器(流量調(diào)節(jié)器(3 )控 制區(qū)域)。在這個(gè)特定的示例中，在大約50psi，流量調(diào)節(jié)器3達(dá)到最大動作 而從該點(diǎn)向前，限制器/關(guān)閉閥5對致動器提供控制(限制器/關(guān)閉閥(5)控 制區(qū)域)。雖然在該示例中，總的控制區(qū)域從Opsi到lOOpsi,實(shí)際上任何控 制范圍都可以根據(jù)應(yīng)用場合和特征的配置而被使用和選擇。用這種方式，可以獲得一個(gè)步進(jìn)或者順序控制系統(tǒng)而僅僅使用一個(gè)控制 閥來控制在再循環(huán)到內(nèi)燃機(jī)中的廢氣量。如上所述，可以使用很多不同類型的有效的控制閥，例如，比例閥、P麗閥等等。雖然本發(fā)明參考有關(guān)部件、特征等的特定設(shè)置做了描述，但這些并不是 為了窮盡所有可能的特征或設(shè)置，而實(shí)際上對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說許多其 它的修改和變化將是可以確定的。
權(quán)利要求
1.一種用于控制空氣和再循環(huán)廢氣的混合物的系統(tǒng)，包括空氣管道，由用于傳送從其中通過的空氣的壁限定；廢氣入口，通過所述空氣管道的壁用于將廢氣引入所述空氣管道；和氣流調(diào)節(jié)器，至少部分設(shè)置在所述空氣管道中，所述氣流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)通過所述空氣管道的空氣量；限制閥，設(shè)置在廢氣再循環(huán)管道內(nèi)的所述廢氣入口前，所述限制閥調(diào)節(jié)引入所述空氣管道的廢氣量；所述氣流調(diào)節(jié)器和所述限制閥提供順序控制系統(tǒng)，其中在第一壓力范圍所述氣流調(diào)節(jié)器啟動而在第二壓力范圍所速限制閥開啟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一壓力范圍和所述第二壓力 范圍不重疊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述第一壓力范圍從大約0psi到 大約50psi,而所述第二壓力范圍從大約50psi到大約100psi。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氣流調(diào)節(jié)器包括比例閥。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述氣流調(diào)節(jié)器包括至少部分設(shè)置 在所述空氣管道中的套管，所述套管具有輸入端和輸出端，空氣通過輸入端 進(jìn)入所述套管，而流經(jīng)所述套管的空氣通過輸出端離開所述套管進(jìn)入所述空 氣管道，所述套管的輸出端設(shè)置在所述空氣管道中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述套管的輸出端可以沿著所述空 氣管道定位以至少部分閉合所述廢氣入口 ，并沿著所述空氣管道的一部分可 移動以改變所述廢氣入口的閉合程度以便調(diào)節(jié)進(jìn)入所述空氣管道的氣流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述空氣管道中并可以沿 著所述空氣管道定位的流線型主體以至少部分閉合所述套管的輸出端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括用于沿著所述空氣管道移動所述 流線型主體的致動器以改變所述套管的輸出端的閉合程度從而調(diào)節(jié)離開所 述套管的氣流。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述流線型主體包括穿過所述套管 的輸出端可移動的錐形端部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述流線型主體的錐形端部是卵形的。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述流線型主體基本設(shè)置在所述 套管外側(cè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述空氣管道中的流線型主體，其中所述主體關(guān)于所述管道靜止而所述套管的輸出端在至少部分所 述主體可移動以至少部分閉合所述套管的輸出端。
13. —種用于控制空氣和再循環(huán)廢氣的混合物的系統(tǒng)，包括 空氣管道，由用于傳送從其中通過的空氣的壁限定；廢氣入口，通過所述空氣管道的壁用于將廢氣引入所述空氣管道，所述 廢氣入口連接到廢氣再循環(huán)管道；氣流調(diào)節(jié)器，至少部分設(shè)置在所述空氣管道中，所述氣流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)通 過所述空氣管道的空氣量；限制閥，設(shè)置在廢氣循環(huán)管道中，所述限制閥調(diào)節(jié)引入所述空氣管道的 廢氣量；第一壓力范圍，在該第一壓力范圍所述氣流調(diào)節(jié)器啟動；以及 第二壓力范圍，在該第二壓力范圍所述限制閥開啟； 所述氣流調(diào)節(jié)器和所述限制閥以順序方式運(yùn)行，因此當(dāng)所述氣流調(diào)節(jié)器 完全啟動時(shí)，所述限制閥將接著開啟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述第一壓力范圍從大約0psi 到大約50psi,而所述第二壓力范圍從大約50psi到大約100psi。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述氣流調(diào)節(jié)器包括至少部分設(shè) 置在所述空氣管道中的套管，所述套管具有輸入端和輸出端，空氣通過該輸 入端進(jìn)入所述套管，而流經(jīng)所述套管的空氣通過該輸出端離開所述套管進(jìn)入 所述空氣管道，所述套管的輸出端設(shè)置在所述空氣管道中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中所述套管的輸出端可以沿著所述 空氣管道定位以至少部分封閉所述廢氣入口 ，并沿著所述空氣管道的一部分氣流。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述空氣管道中并可以 沿著所述空氣管道定位的流線型主體以至少部分封閉所述套管的輸出端。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括致動器，該致動器用于沿著所述空氣管道移動所述流線型主體以改變所述套管輸出端的封閉程度從而調(diào) 節(jié)流出所述套管的空氣流。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述流線型主體包括通過所述套管的輸出端部可移動的錐形端部。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述流線型主體的錐形端部為卵 形的。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述流線型主體基本設(shè)置在所述 套管外側(cè)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，還包括設(shè)置在所述空氣管道中的流線 型主體，其中所述主體關(guān)于所述管道靜止而所述套管的輸出端在所述主體的 至少 一部分上可移動以至少部分閉合所述套管的輸出端。
23. —種用于控制內(nèi)燃機(jī)中空氣和再循環(huán)廢氣的混合物的方法，包括步 驟為通過空氣管道將空氣吸入； 將廢氣管道連接到該空氣管道； 將廢氣輸送到該廢氣管道以再循環(huán)進(jìn)入該空氣管道； 控制氣流調(diào)節(jié)器，該氣流調(diào)節(jié)器在第 一壓力范圍內(nèi)調(diào)節(jié)通過該空氣管道 的空氣的量；以及控制限制閥，該限制閥在第二壓力范圍內(nèi)調(diào)節(jié)通過該廢氣管道的廢氣的量；其中該氣流調(diào)節(jié)器和限制閥以順序方式運(yùn)行，因此當(dāng)該氣流調(diào)節(jié)器完全 啟動時(shí)，該限制閥將接著開啟。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述第一壓力范圍從大約0psi 到大約50psi，而所述第二壓力范圍從大約50psi到大約100psi。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述氣流調(diào)節(jié)器包括至少部分設(shè) 置在所述空氣管道中并具有輸入端和輸出端的套管，空氣通過該輸入端進(jìn)入 所述套管，而流經(jīng)所述套管的空氣通過該輸出端離開。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，另外包括步驟為沿著所述空氣管道 可變地定位所述套管的輸出端以至少部分閉合廢氣入口以便調(diào)節(jié)進(jìn)入所述 空氣管道的廢氣氣流。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，另外包括步驟為在所述空氣管道中設(shè)置流線型主體并沿著所述空氣管道可變地定位該流線型主體以至少部分 閉合所述套管的輸出端。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，另外包括步驟為沿著所述空氣管道 移動所述流線型主體以改變所述套管輸出端的閉合程度從而調(diào)節(jié)流出所述 套管的空氣氣流。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述流線型主體包括穿過所述套 管輸出端可移動的錐形端部。
全文摘要
一種利用兩個(gè)閥控制空氣流和廢氣流的混合物的系統(tǒng)，第一閥至少部分設(shè)置在進(jìn)氣管道中并調(diào)節(jié)通過空氣管道中的流體流量，而第二閥設(shè)置在用于調(diào)節(jié)廢氣流動的廢氣再循環(huán)管道中。該控制系統(tǒng)具有順序或者步進(jìn)控制序列，其中第一閥在第一壓力范圍內(nèi)啟動而第二閥在第二壓力范圍啟動，因此閥以順序方式運(yùn)行。
文檔編號F02D41/00GK101218427SQ200680024795
公開日2008年7月9日 申請日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者古斯塔夫·伯格倫 申請人:哈爾德克斯水利學(xué)公司