專利名稱：具有改進的流通量和控制的圓錐形空氣流量閥的制作方法
具有改進的流通量和控制的圓錐形空氣流量閥
背景技術(shù)：
技術(shù)領(lǐng)域大體而言涉及空氣流量閥，其用于控制與內(nèi)燃機操作有關(guān)的氣態(tài)流。內(nèi)燃機具有各種氣態(tài)流，其中需要對流的流率加以控制。例如，可需要對排氣再循環(huán)(EGR)流加以控制來滿足排放目標(biāo)、且改進發(fā)動機操作和響應(yīng)。近來，用于控制EGR的許多可用的閥具有一些缺點。例如，提升閥具有隨著以早期打開值打開的急劇的流率增加，且通過大部分移動范圍，提升閥對于通過該閥的流率具有很小影響。蝶形閥同樣通過較大閥移動范圍提供較差的可控制性。已使用了旋轉(zhuǎn)閥，其提供良好的可控制性，但閥的設(shè)計需要該閥保持對受控制的流動流的很大限制，即使當(dāng)完全打開時。因此，在此領(lǐng)域中需要進一步的科技發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
一個實施例為獨特的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其具有穿過它的可變流通面積。從下文的描 述和附圖，另外的實施例、形式、目的、特點、優(yōu)點、方面和益處將會變得顯然。


圖I為包括至少一個圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的系統(tǒng)的說明性視圖。圖2為具有閥促動器的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的說明性視圖。圖3為圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的截面?zhèn)纫暺室晥D。圖4為具有高縱橫比/深寬比的第一流體通路的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的說明性視圖。圖5為具有單調(diào)增加的值δ/\ ·/δθν的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的說明性視圖，其中Af為可變流通面積且θν為旋轉(zhuǎn)角。圖6為圖5所示的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的另一視圖。圖7為針對包括圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的若干閥的特征性流動行為的說明。圖8為用于控制通過閥的流動的控制器的示意說明。
具體實施例方式為了促進理解本發(fā)明的原理，現(xiàn)將參考在附圖中所示的實施例，且將使用具體的語言來描述這些實施例。不過將會理解，由此預(yù)期到本發(fā)明的范圍沒有限制，在本發(fā)明中設(shè)想到對圖示實施例的任何更改和進一步修改、以及如本文中例解的本發(fā)明的原理的任何另外的應(yīng)用，如本發(fā)明相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常將會想到的那些。圖I為包括至少一個圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的系統(tǒng)100的示意圖。在系統(tǒng)100中，示出了在每個位置處的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126，包括了在進氣流104上、在EGR流108上、在壓縮機旁通流110上、在渦輪旁通流114上、在后處理構(gòu)件旁通流118上、以及在排氣流106上的閥126。所圖示的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的位置只是示例性的、且系統(tǒng)100可在除了圖I所描繪的那些位置之外的位置具有圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126，且可不具有所描繪的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126中的某些。圖示的系統(tǒng)100包括壓縮機112和渦輪116，為了簡化圖示，其被圖示為離散裝置，但其可容納于與軸桿相連接的一個物理裝置內(nèi)。所圖示的系統(tǒng)還包括后處理構(gòu)件120，其可為本領(lǐng)域中已知的任何類型的后處理構(gòu)件，包括下列中的至少一個柴油氧化催化劑、NOx吸附催化劑、貧NOx轉(zhuǎn)換催化劑、微粒過濾器和/或選擇性還原催化劑。該系統(tǒng)100包括內(nèi)燃機102，內(nèi)燃機102具有氣態(tài)流體流和置于氣態(tài)流體流中的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126。發(fā)動機氣態(tài)流體流可為發(fā)動機排氣流106、發(fā)動機進氣流104、排氣再循環(huán)(EGR)流110、EGR冷卻器旁通流(未圖示)、壓縮機旁通流110、渦輪旁通流114、和/或后處理構(gòu)件旁通流118。圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126具有作為圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的旋轉(zhuǎn)角函數(shù)的穿過它的可變流通面積。參看圖2，圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126包括閥促動器202，其旋轉(zhuǎn)所述圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126以調(diào)制可變流通面積。圖2中的閥促動器202被圖示為電子閥促動器202，但閥促動器202可為本領(lǐng)域中了解的任何類型，包括至少氣動和液壓。在某些實施例中，閥促動器202沿著圓錐形閥體204的外圓周而接合圓錐形閥體204 (如在圖3中所示的那樣)。參看圖3，圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126包括圓錐形閥體204，圓錐形閥體204包括至少圓錐 的截頭椎體，其中圓錐形閥體204置于發(fā)動機氣態(tài)流體流中、且具有第一流體通路410 (參看圖4)。圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126還包括圓錐形接合體206，圓錐形接合體206至少部分地覆蓋圓柱形閥體204，且包括第二流體通路412 (參看圖4)。閥促動器202旋轉(zhuǎn)所述圓柱形閥體204以提供穿過它的可變流通面積210，其中可變流通面積包括第一流體通路410與第二流體通路412的相交區(qū)域。圓錐形接合體206可在圓錐形閥體204的上游或下游，且圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的圓錐的截頭椎體可指向上游或下游。圓錐形接合體206可作為外覆蓋物(如圖3所示)或者內(nèi)部覆蓋物而至少部分地覆蓋圓錐形閥體204。在某些實施例中，圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126具有作為圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的旋轉(zhuǎn)角的基本上線性函數(shù)的穿過它的有效流通面積。在某些備選或額外實施例中，圓錐形旋轉(zhuǎn)裝置126
被結(jié)構(gòu)化使得值調(diào)增加，其中~為可變流通面積210且θν為旋轉(zhuǎn)角。例如，
參看圖5，看出第一流體通路410的形狀使得當(dāng)圓錐形閥體204在方向502上旋轉(zhuǎn)時，對于所有θ ν值而言，由于第一流體通路410與第二流體通路412的相交所造成的可變流通面積210的遞增增加速率發(fā)生了增加。參看圖6，可看出，在方向502上的遞增旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致了可變流通面積210的變化的速率增加，因為當(dāng)圓錐形閥體204旋轉(zhuǎn)時，第一流體通路410暴露了一種遞增地更大的面積。在某些另外的實施例中，第一流體通路110和第二流體通路412
被結(jié)構(gòu)化從而使得對于θν的值的一部分而言，§Α卩單調(diào)增加。雖然設(shè)想到旋轉(zhuǎn)值的
任何部分，在某些實施例中，對于在剛打開之后的θν值而言、或者對于小于30度的07值
而言，值δ a『通ν單調(diào)增加。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到對于具體的圓錐形閥體204和圓錐形接合體206而言，第一流體通路410和/或第二流體通路412可成形為(大約如圖所示)使得圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的有效流通面積作為旋轉(zhuǎn)角θν的函數(shù)基本上為線性的?？蓪τ谔囟ㄖ道媒?jīng)驗分析、或者經(jīng)由計算流體動力學(xué)，來做出對于形狀的確定以實現(xiàn)線性流動、或任何其它所需流動特征。圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126可被設(shè)計為在值的整個范圍是線性的，或者在需要為線性的范圍內(nèi)的具體位置處為線性的。
參看圖7,示出了多個閥的示例性流動曲線。圖7中的曲線表示所指示的閥的總體流動特性但并非從具體系統(tǒng)的實際數(shù)據(jù)來確定。提升閥的曲線702示出了閥的位置為以高流量值通過閥的流率的弱杠桿，且該閥并不允許高流率。旋轉(zhuǎn)閥的曲線704示出了利用旋轉(zhuǎn)閥不能實現(xiàn)如對于蝶形閥所觀察到的那些一樣高的流率，且曲線704的部分是高度非線性的。蝶形閥的曲線706允許高流率，但包括作為閥打開的函數(shù)的一種高度非線性的流率。曲線708示出了可利用圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126實現(xiàn)的一個曲線，其具有成形的流體通路410、412從而使得流體流率相對于旋轉(zhuǎn)角為線性化的。在一示例中，誤差帶710、712限定了一區(qū)域，其中如果流率相對于旋轉(zhuǎn)角在誤差帶內(nèi)，那么圓錐形旋轉(zhuǎn)閥被認(rèn)為是基本上線性的。根據(jù)具體應(yīng)用所需的易于控制性，從誤差帶710、712到線性曲線708的 距離可比圖示更大或更小。誤差帶710、712可被限定為絕對帶(S卩，在具體旋轉(zhuǎn)角，在線性函數(shù)的絕對流率量內(nèi))或者為相對帶(即，在具體旋轉(zhuǎn)角，在線性函數(shù)的百分比數(shù)值內(nèi))。在某些實施例中，流體通路410、412為矩形的，雖然在圓錐的截頭椎體的表面上經(jīng)歷非歐幾里得矩形(例如，如圖4所示)。具有矩形流體通路410、412的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥對于旋轉(zhuǎn)閥展現(xiàn)出具有曲線704形狀的流動曲線，除了圓錐形旋轉(zhuǎn)閥在完全打開時提供比平板旋轉(zhuǎn)閥更高的流率。圓錐形旋轉(zhuǎn)閥可提供類似于蝶形閥流率的流率，且對于可壓縮的低密度流體，諸如與內(nèi)燃機相關(guān)聯(lián)的氣態(tài)流體中的那些，圓錐形旋轉(zhuǎn)閥可提供甚至高于蝶形閥流率的流率。在某些實施例中，第一流體通路410是具有大于I的縱橫比的槽。參看圖4，縱橫比為沿著與圓錐的軸線402平行的圓錐形閥體的平均長度406除以沿著圓錐形閥體204的平均周向?qū)挾?08。在某些實施例中，第二流體通路412額外地包括大于I的縱橫比。示例性圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126包括為最大有效流通面積的可變流通面積210的最大值，最大有效流通面積至少等于將會由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的擋板閥/片狀閥所表現(xiàn)出的有效流通面積。另一示例性圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126包括可變流通面積的最大值，從而使得圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126表現(xiàn)出小于· X的最小壓降，其中X = Alyr^rr, — 0.4 * (APmiiirt, - APjlap)
，其中ΛΡ 為將會由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的最小壓降，其中
r.twy
APfljp為對于給定閥位置由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的擋板閥(或蝶形閥)將表現(xiàn)出的最小壓降。例如，參看圖7，與擋板閥曲線706的完全打開位置相關(guān)聯(lián)的壓降低于與旋轉(zhuǎn)閥曲線704的完全打開位置相關(guān)聯(lián)的壓降。在某些實施例中，與圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的完全打開位置相關(guān)聯(lián)的壓降以旋轉(zhuǎn)閥與擋板閥之間差異的40%小于旋轉(zhuǎn)閥的壓降。另一示例性圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126包括可變流通面積210的最大值,從而使得圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126表現(xiàn)出低于將會由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)的最小壓降的85%的最小壓降。利用具有發(fā)動機氣態(tài)流體流的直徑的閥所進行的經(jīng)驗測試可確定與各個閥中每一個相關(guān)聯(lián)的壓降，且圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的圓錐的截頭椎體的長度可被延長，由此延伸了沿著與流體通路410、412的軸線402平行的圓錐形閥體的可能平均長度406，以減小圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的壓降直到實現(xiàn)了所需壓降。
又一示例性圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126包括了在圓錐形閥體204的完全旋轉(zhuǎn)位置處的可變流通面積210，從而使得最大有效流通面積至少比將會由具有與圓錐404 (參看圖4)直徑等效的直徑的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的有效流通面積大25%。在某些實施例中圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126包括了在圓錐形閥體204的完全旋轉(zhuǎn)位置處的可變的流通面積210，從而使得最大有效流通面積至少比將會由具有與圓錐404直徑等效的直徑的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的有效流通面積大50%。該系統(tǒng)100還包括一種用于對通過圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的流動進行控制的控制器124?？刂破?24被圖示為單個計算裝置，但控制器124可包括一個或多個計算機，和/或在硬件中的硬接線元件?？刂破?24根據(jù)需要與在該系統(tǒng)100中的任何傳感器或促動器通信以提供所接收的信息，且從控制器124接受命令?？刂破?24可與發(fā)動機控制器通信，或包括于發(fā)動機控制器上。控制器124包括執(zhí)行用于控制通過圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的流動的某些操作的模塊。本文所述的描述包括了使用模塊來突顯所描述的元件特點的功能獨立性。模塊可被實施為由軟件、硬件執(zhí)行的操作，或者至少部分地由用戶或操作者執(zhí)行的操作。在某些實施例中， 模塊表示軟件元件，其為在計算機可讀介質(zhì)上加以編碼的計算機程序，其中，計算機當(dāng)執(zhí)行計算機程序時執(zhí)行所描述的操作。模塊可為單個裝置、分布在(多個)裝置上，和/或模塊可全部或部分地與其它模塊或裝置成組。任何模塊的操作可全部或部分地在硬件、軟件或由其它模塊來執(zhí)行。所給出的模塊的組織只是示例性的，且在本文中設(shè)想到了執(zhí)行等效功能的其它組織。模塊可在計算機可讀介質(zhì)上的硬件和/或軟件中被實施，且模塊可被分布于各個硬件或軟件構(gòu)件上。控制器124包括一種流量請求模塊802，流量請求模塊802解釋了有效流通面積目標(biāo)808。有效流通面積目標(biāo)808可由發(fā)動機控制器來通信，通過數(shù)據(jù)鏈路或網(wǎng)絡(luò)而通信，和/或控制器124可從傳送到控制器124的其它參數(shù)來確定有效流通面積目標(biāo)808。例如，控制器124可接收質(zhì)量流率請求，流體分?jǐn)?shù)(例如，EGR分?jǐn)?shù))請求，或者可用來作為依據(jù)而計算有效流通面積目標(biāo)808的其它參數(shù)?？刂破?24還包括閥特征模塊804，其響應(yīng)于有效流通面積目標(biāo)808來確定圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)810。在某些實施例中，閥特征模塊804運用閥流量圖812，閥流量圖812具有相對于相應(yīng)有效流通面積值的多個旋轉(zhuǎn)角度值Θ以確定旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)810。在備選或額外實施例中，閥特征性模塊804通過從所提供的數(shù)據(jù)點內(nèi)插或外推，通過從流體動力學(xué)方程式計算有效流通面積，或者通過本領(lǐng)域中已經(jīng)了解的任何其它方法來確定旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)810。在某些實施例中，旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)810基本上為有效流通面積目標(biāo)808的線性函數(shù)?？刂破?24還包括閥控制模塊806，其響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)810來提供閥促動器命令814。閥促動器命令814可為電子命令，其直接地控制了圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126，諸如具有具體電壓或頻率的電子信號；或者閥促動器命令814可為這樣一種通信其向該系統(tǒng)100的另一部分提供以控制該圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的位置。并無限制意義，閥促動器命令814可提供給數(shù)據(jù)鏈路、網(wǎng)絡(luò)或存儲到計算機可讀介質(zhì)，用以在后來由將會操作該圓錐形旋轉(zhuǎn)閥126的另一計算機化的控制器來使用。如從附圖和上文所給出的文本顯然的是，設(shè)想到了根據(jù)本發(fā)明的多種實施例。一個示例性實施例為一種設(shè)備，其包括一種圓錐形閥體，所述圓錐形閥體具有至少圓錐的截頭椎體，其中圓錐形閥體置于發(fā)動機氣態(tài)流體流中，且具有第一流體通路。該設(shè)備還包括圓錐形接合體，其至少部分地覆蓋圓錐形閥體，且具有第二流體通路；閥促動器，其旋轉(zhuǎn)圓錐形閥體以提供通過它的可變流通面積，其中可變流通面積包括第一流體通路與第二流體通路的相交區(qū)域。該設(shè)備的某些實施例還包括如下所述的特點。該設(shè)備還包括第一流體通路，其為具有大于I的縱橫比的槽，其中縱橫比為沿著與圓錐的軸線平行的圓錐形閥體的平均長度除以沿著圓錐形閥體的平均周向?qū)挾?。該設(shè)備還包括第一流體通路和/或第二流體通路，
它們被成形為使得值δΑ /δθν單調(diào)增加，其中Af為可變流通面積且0vs圓錐形閥體的
旋轉(zhuǎn)角。該設(shè)備還包括第一流動通路和/或第二流動通路，它們被成形為使得值A(chǔ)rff隨著 θ v基本上為線性的，其中Arff為可變流通面積的有效流通面積。該設(shè)備包括了為最大有效流通面積的可變流通面積的最大值，其至少等于將會由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的擋板閥所表現(xiàn)出的有效流通面積。該設(shè)備包括可變流通面積的最
大值，其表現(xiàn)出低于X的最小壓降，其中ΛΤ = Mlijhvy — 0.4 ^— APjlap ),
其中為將會由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的最小壓降，且其中
fomry
APfhp為將會由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的擋板閥所表現(xiàn)出的最小壓降。該設(shè)備包括可變流通面積的最大值，這表現(xiàn)出比將會由發(fā)動機氣態(tài)流體流中的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的最小壓降85%更低的最小壓降。該設(shè)備還包括閥促動器沿著圓錐形閥體的外圓周而接合著圓錐形閥體。發(fā)動機氣態(tài)流體流為發(fā)動機排氣流、發(fā)動機進氣流、發(fā)動機排氣再循環(huán)(EGR)流、EGR冷卻器旁通流、壓縮機旁通流、渦輪旁通流，和/或后處理構(gòu)件旁通流。另一示例性實施例為一種圓錐形旋轉(zhuǎn)閥包括圓錐形閥體，其包括有至少圓錐的截頭椎體和第一流體通路；圓錐形接合體，其至少部分地覆蓋圓錐形閥體，其中圓錐形接合體包括第二流體通路；和閥促動器，其可旋轉(zhuǎn)地接合到圓錐形閥體以提供可變流通面積，可變流通面積包括第一流體通路與第二流體通路的相交區(qū)域。該閥還包括第一流體通路和第
二流體通路，它們被結(jié)構(gòu)化為使得對于至少小于30度的θ v，SAeWv單調(diào)增加，其中Af
為可變流通面積且θν為圓錐形閥體的旋轉(zhuǎn)角。圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的某些實施例還包括如下所述的特點。該圓錐形旋轉(zhuǎn)閥包括了在圓錐形閥體的完全旋轉(zhuǎn)位置處的可變流通面積，其為最大有效流通面積，最大有效流通面積至少等于由將會具有等效于圓錐直徑的直徑的擋板閥所表現(xiàn)出的有效流通面積。該圓錐形旋轉(zhuǎn)閥包括了在圓錐形閥體的完全旋轉(zhuǎn)位置處的可變流通面積，其具有至少比將會由具有等效于圓錐直徑的直徑的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的有效流通面積大25%的最大有效流通面積，并且在某些實施例中具有至少比將會由具有等效于圓錐直徑的直徑的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的有效流通面積大50%的最大有效流通面積。該圓錐形旋轉(zhuǎn)閥包括第一流體通路，其包括具有大于I的縱橫比的槽，其中縱橫比包括沿著與圓錐的軸線平行的圓錐形閥體的平均長度除以沿著圓錐形閥體的平均周向?qū)挾?。該圓錐形旋轉(zhuǎn)閥還包括第二流體通路，其包括具有大于I的縱橫比的槽，其中縱橫比包括沿著與圓錐的軸線平行的圓錐形接合體的平均長度除以沿著圓錐形接合體的平均周向?qū)挾?。圓錐形旋轉(zhuǎn)閥包括了對于更大0 7值，直到且包括所有θν值而言，單調(diào)增加的δ八扉v。又一不例性實施例為一種系統(tǒng),包括內(nèi)燃機，其具有氣態(tài)流體流；圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其置于氣態(tài)流體流中，其中圓錐形旋轉(zhuǎn)閥具有作為圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)角函數(shù)的穿過它的可變流通面積；以及閥促動器，其旋轉(zhuǎn)了圓錐形旋轉(zhuǎn)閥以調(diào)制所述可變流通面積。該系統(tǒng)的某些實施例還包括如下所述的特點。該系統(tǒng)包括圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其具有穿過它的有效流通面積，是圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)角和/或單調(diào)增加的值δΛ/δθν的基本上線性函數(shù)，其中Af為可變流通面積且θ ν為旋轉(zhuǎn)角。該系統(tǒng)還包括流量請求模塊，其解釋了有效流通面積目標(biāo)；以及閥特征模塊，其響應(yīng)于有效流通面積目標(biāo)來確定圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)，以及閥控制模塊，其響應(yīng)于旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)來命令該閥促動器。該系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)，其作為有效流通面積目標(biāo)的·基本上線性的函數(shù)。該系統(tǒng)還包括單調(diào)增加的值<5A|/d:)v ,其中Af為可變流通面積且θν
為旋轉(zhuǎn)角。雖然在附圖和前文的描述中已詳細地示出和描述了本發(fā)明，這些認(rèn)為是說明性的而非限制性特征，應(yīng)了解到，僅已經(jīng)示出和描述了某些示例性實施例，且需要保護屬于本發(fā)明的精神內(nèi)的所有變化和修改。在閱讀權(quán)利要求時，預(yù)期當(dāng)使用諸如“一”、“至少一個”或“至少一部分”這樣的詞語時，預(yù)期并不限制權(quán)利要求為僅一項，除非在權(quán)利要求中明確地陳述為相反的情況。當(dāng)使用語言“至少一部分”和/或“一部分”時，該項可包括一部分和/或整個項，除非具體地陳述為相反的情況。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括 圓錐形閥體，其包括圓錐的截頭椎體，所述圓錐形閥體安置于發(fā)動機氣態(tài)流體流中、且具有第一流體通路； 圓錐形接合體，其至少部分地覆蓋著所述圓錐形閥體、且具有第二流體通路；和閥促動器，其旋轉(zhuǎn)所述圓錐形閥體以提供通過它的可變流通面積，所述可變流通面積包括第一流體通路與第二流體通路的相交區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一流體通路包括具有大于I的縱橫比的槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一流體通路成形為使得值調(diào)增加，其中Af為可變流通面積，且θ v為所述圓錐形閥體的旋轉(zhuǎn)角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征在于，所述第一流體通路成形為使得值A(chǔ)erf隨著θ v基本上為線性的，其中Arff為可變流通面積的有效流通面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二流體通路成形為使得值δΑ|/δθ￥單調(diào)增加，其中Af為可變流通面積、且θ ν為所述圓錐形閥體的旋轉(zhuǎn)角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于，所述第二流體通路成形為使得值A(chǔ)rff隨著θ ν基本上為線性的，其中Arff為可變流通面積的有效流通面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述可變流通面積的最大值包括至少等于將會由所述發(fā)動機氣態(tài)流體流中的擋板閥所表現(xiàn)出的有效流通面積的最大有效流通面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述可變流通面積的最大值表現(xiàn)出低于X的最小壓降，其中;T = AP f — 0.4 * /\Ρ , 一 AP, ,其中Λ尸為將會由
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述可變流通面積的最大值表現(xiàn)出比將會由所述發(fā)動機氣態(tài)流體流中的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的最小壓降85%的最小壓降。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述閥促動器沿著所述圓錐形閥體的外圓周而接合著所述圓錐形閥體。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其特征在于，所述發(fā)動機氣態(tài)流體流包括選自包含下列流中的至少一種流發(fā)動機排氣流、發(fā)動機進氣流、排氣再循環(huán)(EGR)流、EGR冷卻器旁通流、壓縮機旁通流、渦輪旁通流、以及后處理構(gòu)件旁通流。
12.—種圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，包括 圓錐形閥體，其具有圓錐的截頭椎體和第一流體通路； 圓錐形接合體，其至少部分地覆蓋著所述圓錐形閥體，所述圓錐形接合體包括第二流體通路； 閥促動器，其可旋轉(zhuǎn)地接合著圓錐形閥體以提供可變的流通面積，可變的流通面積包括第一流體通路與第二流體通路的相交區(qū)域；以及其中所述第一流體通路和所述第二流體通路結(jié)構(gòu)化為使得對于至少小于30度的θ v，調(diào)增加，其中Af為可變流通面積、且θ v為所述圓錐形閥體的旋轉(zhuǎn)角。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于，在所述圓錐形閥體的完全旋轉(zhuǎn)位置處的所述可變流通面積包括最大有效流通面積，所述最大有效流通面積至少等于將會由具有與所述圓錐的直徑等效的直徑的擋板閥所表現(xiàn)出的有效流通面積。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于，在所述圓錐形閥體的完全旋轉(zhuǎn)位置處的所述可變流通面積包括最大有效流通面積，所述最大有效流通面積至少比將會由具有與所述圓錐的直徑等效的直徑的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的有效流通面積大25%。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于，在所述圓錐形閥體的完全旋轉(zhuǎn)位置處的所述可變流通面積包括最大有效流通面積，所述最大有效流通面積至少比將會由具有與所述圓錐的直徑等效的直徑的平板旋轉(zhuǎn)閥所表現(xiàn)出的有效流通面積大50%。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于，所述第一流體通路包括具有大于I的縱橫比的槽。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于，所述第二流體通路包括具有大于I的縱橫比的槽。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其特征在于，對于θν的所有值，δΛ/δθν單調(diào)增加。
19.一種系統(tǒng),其包括 內(nèi)燃機，其具有氣態(tài)流體流； 圓錐形旋轉(zhuǎn)閥，其置于所述氣態(tài)流體流中，所述圓錐形旋轉(zhuǎn)閥具有作為所述圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)角函數(shù)的穿過它的可變流通面積；以及 閥促動器，其旋轉(zhuǎn)所述圓錐形旋轉(zhuǎn)閥以調(diào)制所述可變流通面積。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述圓錐形旋轉(zhuǎn)閥包括作為所述圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的所述旋轉(zhuǎn)角的基本上線性函數(shù)的穿過它的有效流通面積。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其特征在于，值單調(diào)增加，其中Af為可變流通面積，且θν為旋轉(zhuǎn)角。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其還包括 流量請求模塊，其結(jié)構(gòu)化為用以解釋有效流通面積目標(biāo)；以及閥特征模塊，其結(jié)構(gòu)化為用以響應(yīng)于所述有效流通面積目標(biāo)來確定所述圓錐形旋轉(zhuǎn)閥的旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)；以及 閥控制模塊，其結(jié)構(gòu)化為用以響應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)來命令所述閥促動器。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)位置目標(biāo)為所述有效流通面積目標(biāo)的基本上線性的函數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，值§.汽.|/50￥單調(diào)增加，其中Af為可變流通面積，且θν為旋轉(zhuǎn)角。
全文摘要
一種圓錐形旋轉(zhuǎn)閥包括圓錐形閥體，其具有圓錐的截頭錐體和第一流體通路；該閥還包括圓錐形接合體，其至少部分地覆蓋圓錐形閥體，其中圓錐形接合體包括第二流體通路。該閥還包括閥促動器，其可旋轉(zhuǎn)地接合到圓錐形閥體以提供可變流通面積，可變流通面積包括第一流體通路與第二流體通路的相交區(qū)域。第一流體通路和第二流動通路結(jié)構(gòu)化從而使得值δAf/δθv單調(diào)增加，其中Af為可變流通面積且θv為圓錐形閥體的旋轉(zhuǎn)角。
文檔編號G05D16/00GK102906656SQ201180025982
公開日2013年1月30日 申請日期2011年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月27日
發(fā)明者J.V.佩爾 申請人:卡明斯公司