一體式的充氣和排氣再循環閥的製作方法

2023-10-10 06:10:19

專利名稱：一體式的充氣和排氣再循環閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種組合旁路閥組件(bypass valve assembly),其中使 用致動器以控制多個閥和多個旁路(bypasses)。
背景技術：
由於聯邦和州的規定，目前的機動車在運行期間受限於可釋放的 排放量。減少車輛釋放的排放量的 一種方式是在車輛的排氣系統中裝 入一種排氣再循環(EGR)閥。這種EGR閥改變至少一部分來自發動機 的排氣歧管的排氣的路徑，這樣排氣與新鮮空氣一起再循環進入發動 機的進氣歧管中。而且，這種EGR閥組件可具有多個EGR閥，在這 些閥中， 一種閥是高壓EGR閥，而另一種是低壓EGR閥。無論排氣 經過高壓EGR閥還是低壓EGR閥，在排氣進入發動機的進氣歧管之 前將排氣導入空氣冷卻器。由於排出排氣歧管並通過EGR閥組件再 循環的排氣的高溫，因此使用空氣冷卻器來控制進入進氣歧管的空氣溫度。
然而，在一定條件下，希望繞過空氣冷卻器以保持進入進氣歧管的空氣的較高氣溫。因此，需要一種旁路，以便可以在每個空氣冷卻 器周圍改變排氣的路徑。為了控制經過單個旁路的空氣量，在每個旁 路中需要閥以根據車輛運行情況打開和關閉此旁路。由於閥自身以及 控制這些閥的控制機構的原因，用於控制經過這些旁路的氣流量的閥 要求額外的組件和部件。
因此，希望開發一種組合旁路閥組件，在這種組件中，兩種旁路 中的閥均由單個致動器控制。還希望用單個致動器來控制旁路閥和
EGR閥。相比於每個獨立閥要求獨立致動器的一種組件，通過使用單 個致動器對這兩種閥均進行控制，會減少部件數量並且縮短製造時 間。

發明內容
本發明涉及一種發動^/L組件，該組件包括發動機、多個冷卻器、 多個旁路，以及至少一個致動器。該發動機具有排氣歧管和進氣歧管。 排出排氣歧管的氣態流體被再循環至進氣歧管。排氣經過空氣冷卻器 或者旁路。至少一個致動器可操作地連接到多個旁路，以便致動器控 制經過第一旁路和第二旁路的排氣氣流。這些旁路具有閥，操縱該閥 以控制氣態流體的氣流經過既作為旁路和又作為冷卻器的旁路。因 此，當用單個致動器控制這兩個旁路中的閥時，旁路中的這些閥具有 與這些入口相同的關係，這樣，單個致動器的動作就會以同樣的方式 控制這兩個閥。
本發明進一步的適用範圍從下文提供的詳述中將變得顯而易見。 應當理解的是，雖然這些詳細描述和具體實例說明了本發明的優選實施例，但僅意在用於實例的目的，而無意限制本發明的範圍。 附圖簡述
從詳細描述和附圖中將會得到對本發明的充分理解，在附圖中


圖1是根據本發明的一個優選實施例的組合旁路閥組件的示意性 平面圖，其中閥置於兩個入口中間；
圖2是根據本發明的 一個優選實施例的該組合旁路閥組件的示意 性平面圖，其中這些閥祐:i殳置靠近兩個入口中的任何一個；
圖3是根據本發明的一個優選實施例的排氣再循環組件的示意性 平面圖4是根據本發明的一個優選實施例的組件的示意性平面圖，其 中閥置於冷卻器和旁路的連接處；
圖5是根據本發明的一個實施例的多個致動器的示意性平面圖， 該多個致動器位於可操作地連接到多個閥上的單個殼體中；
圖6是發動機組件的示意性平面圖，該組件具有致動器殼體，該 殼體帶有多個入口和單個出口；
圖7是致動器的示意性平面圖，該致動器可操作地連接到一些獨 立旁路中的閥；以及
圖8是致動器的示意性平面圖，該致動器可操作地連接到三個旁 路閥。
具體實施例
以下優選實施例的描述在本質上僅是示範性的，並且無意對本發 明、本發明的應用、或者用途進行限制。參見附圖，總體上以10表示組合旁路閥組件。組合旁路閥組件 10具有第一通道組件12和第二通道組件14。第一通道組件12具有 第一入口 16和第二入口 18，這些入口連接到出口 20。同樣，第二通 道組件14具有第一入口 22和第二入口 24，這些入口連接到出口 26。
第一通道組件12具有第一閥28，該閥位於第一入口 16、第二入 口 18和出口 20的交匯處。同樣，第二通道組件14具有第二閥30， 該閥位於第一入口 22、第二入口 24和出口 26的交匯處。第一閥28 和第二閥30用於控制從各自第一入口 16、 22和第二入口 18、 24進 入各自出口 20、 26的流量。至少致動器32用於控制第一閥28和第 二閥30。在一個優選實施例中，使用單個致動器32控制第一閥28和 第二閥30兩者。相比於每個閥要求單獨致動器的旁路閥組件，通過 使用單個致動器32，會減少組合旁路閥組件10所要求的部件數量。 因此，由於需要組裝的部件的減少，組合旁路閥組件10的製造既高 效又經濟。
參見圖1，示出了組合旁路閥組件10,其中笫一閥28和第二閥 30處於中間位置，在該中間位置上來自第一入口 16、 22和第二入口 18、 24的氣流進入各自的出口 20、 26。參見圖2,致動器32已確定 了第一閥28和第二閥30的位置，以便幾乎完全關閉各自的第二入口 18、 24並充分打開各自的第一入口 16、 22。因此，致動器32也具有 定位第一閥28和第二閥30的能力以便第一入口 16、 22幾乎完全關 閉並且第二入口 18、 24充分打開。閥28、 30完全關閉第一入口 16、 22或者第二入口 18、 24也在本發明的範圍之內。該單個致動器32用 於控制相對於第一入口 16、 22和第二入口 18、 24的第一閥28和第二閥30，因為第一閥28和第二閥30均以相同的方式移動以便分別改 變通過第一通道組件12和第二通道組件14的流動。
在任何一個上述實施例中，優選地致動器32連接到控制單元(未 示出)，例如發動機控制單元(ECU)，但並不僅限於此。因此，ECU 確定致動器32當前的位置並傳送指令致動器32改變位置的信號以便 根據機動車(未示出)的工作狀況來移動第一閥28和第二閥30。然而， 該控制單元可位於致動器32上，以便致動器32確定其位置並且致動 器32確定如何改變位置以移動閥28、 30。
參見圖3，在運行中，組合旁路閥組件IO用在發動機組件中。該 發動機組件具有包括排氣歧管38和進氣歧管40的發動機36。渦輪機 42和第一 EGR閥或高壓EGR閥44可操作地連接到排氣歧管38,以 便氣態流體或排氣通過渦輪機42或通過第一 EGR路徑46流向高壓 EGR閥44。經過渦輪機42的排氣使得渦輪機42旋轉，然後通過柴 油機微粒過濾器48。之後，排氣經過排氣管道50或第二 EGR路徑 52。該第二 EGR路徑52 ^皮稱為低壓EGR路徑。經過排氣管道50的 排氣排出發動機組件34。通過第二 EGR路徑52的排氣經過低壓EGR 閥模塊54，該閥模塊包括EGR閥和用於節流排氣的節流閥。可替代 地，該EGR閥才莫塊54可以是具有節流閥和排氣再循環閥的單閥。任 何適合的裝置均可用於引導排氣通過排氣管道50或第二 EGR路徑 52,例如排氣節流閥或者排氣節流閥與低壓EGR閥的組合，但並不 限於此，該低壓EGR閥可以是EGR閥模塊54的一部分。
可以在兩個方向上引導經過第二EGR路徑52的排氣，這與排氣經過第一 EGR路徑46十分相似。圖8示意性地表示了這種特別的實 施例。氣體可經過EGR冷卻器56並與來自入口 58的新鮮空氣混合。 可替代地，這種氣體可通過第三旁路通路57或低壓EGR旁路繞過 EGR冷卻器56,該低壓EGR旁路具有受控於第三閥59或旁路閥的 氣流。第三閥59可受控於其自身的致動器或者它可操作地連接到控 制閥28、 30的致動器32，以便提供三個旁路閥的同步。排氣與新鮮 空氣的結合體經過壓縮機60，該壓縮機可操作地連接到渦輪機42。 因此，隨著排氣通過並且轉動渦輪機42，壓縮機60轉動並壓縮排氣 與新鮮空氣的混合物。
然而，經過高壓EGR閥44的排氣沿著第一 EGR路徑46繼續下 降到第一冷卻器62或者笫一旁路64。在一個優選實施例中，該第一 冷卻器62是EGR冷卻器。在經過第 一冷卻器62或第一旁路64後， 排氣進入進氣歧管40。同樣，排出壓縮機60的排氣和新鮮空氣接著 經過第二冷卻器66或者笫二旁路68。在一個優選實施例中，該第二 冷卻器66是增壓空氣冷卻器。經過第二冷卻器66或第二旁路68的 排氣和新鮮空氣與來自第一 EGR路徑46的排氣相混合併進入進氣歧 管40。在一個優選實施例中，使用節流閥70控制從第一 EGR路徑 46和第二EGR路徑52進入進氣歧管40的流量。應當理解的是，在 EGR冷卻器和增壓空氣冷卻器的任何預定組合中，可用使用任何預定 數量的冷卻器62、 66。
參見圖1至圖3，組合旁路閥組件10包括第一冷卻器62、第一 旁路64、第二冷卻器66、和第二旁路68。因此，通過第一冷卻器62 的排氣經過第一入口 16、通過第一旁路64的排氣經過第二入口 18,並且排氣通過出口 20排出以進入進氣歧管40。同樣，通過第二冷卻 器66的排氣和新鮮空氣的混合物經過第一入口 22、並且通過第二旁 路68的排氣和新鮮空氣經過第二入口 24，而且這種排氣和新鮮空氣 混合物通過出口 26排出以進入進氣歧管40。致動器32控制第一閥 28和第二閥30，這樣，當笫一閥28阻斷第一入口 16或第一冷卻器 62路徑時，第二閥30阻斷第一入口 22或第二冷卻器66路徑。同樣， 在第一閥28阻斷第二入口 18或第一旁路64路徑時，第二閥30也阻 斷第二入口 24或第二旁路68路徑。因此，在閥28、 30可操作地連 接到致動器32時，使用單個致動器32控制第一閥20和第二閥30， 以便按照相同的方式將這些閥28、 30相對於冷卻器62、 66路徑和旁 路64、 68路徑進行定位。因此，第一閥28和笫二閥30均以相同的 方式影響進入進氣歧管40的進氣溫度。
參見圖4，示出了一個優選實施例中的旁路閥組件10，其中單個 致動器32控制單個殼體72內的閥28、 30。入口 16、 18、 22、 24進 入殼體72，在殼體72中，閥28、 30控制流到出口20、 26的排出殼 體72的排氣氣流。因此，旁路通道18和24、出口20和26、閥28 和30以及致動器32全部在殼體72中。
旁路岡組件10的一個替代實施例示於圖5,其中第一致動器132a 控制第一閥28,且第二致動器132b控制殼體72中的第二閥30。通 過使用多個致動器132a、 132b，這些閥28、 30不必像僅使用單個致 動器32時那樣相互之間以同樣的方式來操作。因此，第一閥28可將 第一旁路18打開，而第二閥30使得第二旁路24關閉，或者是這些 操作的任意組合。這樣，在相同的殼體72內，流經第一入口 16和第二入口 18的排氣受控於第一閥28和第一致動器32a，而流經第一入 口 22和第二入口 24的排氣受控於第二閥30和第二致動器32b。
參見圖6，示出了旁路閥組件10的一個替代實施例，其中將第一 出口 20和笫二出口 26結合以形成殼體72中的單個出口 74。這樣， 排氣通過第一入口 16、 24和第二入口 18、 22進入殼體72，並經過閥 28、 30進入出口 20、 26,然後排氣在這些出口 20、 26進入主出口 74 並排出殼體72。所有的排氣通過主出口 74排出殼體72。如圖6所示， 使用單個致動器32控制閥28、 30。然而應當理解的是，前面在圖5 中所描述的使用多個致動器132a、 132b的實施例可結合到示於圖6 中的具有單個殼體72的實施例中使用，該單個殼體具有形成主出口 74的出口20、 26,以退出殼體72。
旁路閥組件10的一個替代實施例示於圖7，其中第一閥128置於 第一旁路18中，並且第二閥130置於第二旁路24中。因此，閥128、 130僅控制經過第二入口 18、 24的排氣氣流。這樣，排氣總是通過第 一入口 16、 22和冷卻器62、 66並進入第二入口 20、 26。典型地，閥 128、 130是開關閥，以使得第二入口 18、 22或者完全打開且排氣流 過第二入口 18、 22,或者完全關閉且無排氣流過第二入口 18、 22。 然而，閥128、 130可以是由致動器32以線性方式控制的閥，這樣除 了置於完全打開或關閉位置之外，還可將閥128、 130置於一種中間 位置，在該位置上至少一些排氣流經第二入口 18、 24。另外，應當理 解的是，可以採用以上在單個殼體72中使用多個致動器32用的實施 例來控制閥128、 130。繼續參見圖7，以虛線框示出了另一個可替代的實施例的透視圖， 其中在連接入口 22、 24之後將EGR閥44置於出口 26上。EGR閥 44可操作地連接到致動器32上，以便單個致動器32控制閥128、 130 和EGR閥44。
在車輛運行期間的一些時候，希望控制進入進氣歧管40的空氣 溫度。 一個實例是在DPF過濾器48再生時。在這種運行條件下，希 望在進氣歧管40內產生或控制最高的可能氣溫。帶有位置致動器32 的組合旁路閥組件IO充分阻斷來自第一入口 16、 22的氣流或者排氣 經過第一冷卻器62或第二冷卻器66。因此，排氣通過第二入口 18、 24流過旁路64、 68,這樣在進入進氣歧管40之前冷卻器62、 66不 會降低排氣的溫度。
另 一 種控制進入進氣歧管的空氣溫度的理想狀況實例是，當車輛 以低發動機速度或負荷在冷環境溫度中運行時，或者當具有發動機制 冷劑或冷啟動條件時。在這些運行條件下，理想的狀況是提高進入進 氣歧管40的空氣溫度，以便通過充分阻斷經過第一入口 16、 22的空 氣或經過冷卻器62、 68的空氣來降低發動機36的燃燒噪音、減少碳 氬化合物排放、減少偏時點火。另一種實例是在長時間發動機超轉過 程中，希望通過來自冷卻器62、 68的空氣來防止燃燒室冷卻。因此， 進入進氣歧管40的空氣經過旁路通道64、 68,這樣閥28、 30充分地 阻斷了經過冷卻器62、 66的空氣。再一種實例是在車輛以最高EGR 速度運轉發動機36時，希望防止由於低的壓縮溫度所導致的發動機 36不點火。因此，希望通過充分關閉來自冷卻器62、 66的第一入口 16、 22來保持進入進氣歧管40的空氣的較高溫度。前面的描述僅是使用組合旁路閥組件10的一些實例，並且包括其他的希望控制進入
進氣歧管40的空氣溫度的條件也在本發明的範圍之內。
致動器32、閥28、 30、 128和130以及EGR閥44、 54之間的操 作性連接可以是機械連接、氣動連接、液壓連接或電氣連接。機械連 接的一種實例是(但並不限於)使致動器32連接到一條波頓纜，該波頓 纜可操作地連接到EGR閥44、 54和/或旁路閥28、 30、 128、 130上。 在於2006年3月22遞交的、名稱為"兩個部件的低壓EGR模塊"、 具有相同發明人，Volker Joergl的專利申請中對這些類型的連接進行 了更加詳細的說明，該申請特此通過引用結合在本申請中。
旁路閥組件10的一個替代實施例示於圖8，其中使用單個致動器 32控制第一閥和第二閥128、 130和旁路閥59，該旁路閥位於旁路通 路57中，用於第二 EGR路徑52中的EGR冷卻器56周圍的旁路排
本發明的描述在本質上僅是示範性的，因此，不脫離本發明的要 旨的那些變化均在本發明的範圍之內。這樣的變化並不認為是脫離本 發明的精神和範圍的。
權利要求
1. 一種用於包括排氣歧管和進氣歧管的發動機的控制閥組件，其中，氣態流體被引入所述進氣歧管並且氣態流體通過所述排氣歧管排出，所述控制閥組件包括至少一個第一流體冷卻器和至少一個第二流體冷卻器；第一旁路，用於使氣態流體旁路繞過所述至少一個第一流體冷卻器；第二旁路，用於使氣態流體旁路繞過所述至少一個第二流體冷卻器；可操作地與所述第一旁路相關聯的至少一個第一閥以及可操作地與所述第二旁路相關聯的至少一個第二閥，所述第一閥和第二閥分別控制在所述第一旁路和第二旁路之間以及在所述至少一個第一流體冷卻器和所述至少一個第二流體冷卻器之間的氣態流體的流動；以及致動器，該致動器可操作地連接到所述第一閥和第二閥上，用於控制該氣態流體的流動。
2. 如權利要求1所述的控制閥組件，其中，所述至少一個第一 流體冷卻器和所迷至少一個第二流體冷卻器是選自下組中的一個，該 組包括增壓空氣冷卻器、排氣再循環冷卻器、單個所述氣態流體冷卻 器、單個增壓空氣冷卻器、多個氣態流體冷卻器、多個增壓空氣冷卻 器或者它們的預定組合。
3. 如權利要求1所述的控制閥組件，其中，所述第一閥位於所 述至少一個第一流體冷卻器與所述第 一旁路的連接處，並且所述第二 閥位於所述至少一個第二流體冷卻器與所述第二旁路的連接處。
4. 如權利要求1所述的控制閥組件，進一步包括致動器殼體， 其中，所述致動器位於所述致動器殼體內部。
5. 如權利要求4所述的控制閥組件，其中，所述閥位於所述致 動器殼體中。
6. 如權利要求4所述的控制閥組件，其中，所述致動器進一步 包括第一致動器和第二致動器，它們位於所述致動器殼體內部。
7. 如權利要求4所述的控制閥組件，其中，所述第一旁路和所 述至少一個第一流體冷卻器連接成用以形成來自所述致動器殼體的 第一出口 ，並且所述第二旁路與所述至少一個第二流體冷卻器連接成 用以形成來自所述致動器殼體的第二出口。
8. 如權利要求7所述的控制閥組件，其中，所述第一出口和所 述第二出口在所述致動器殼體中結合，以形成來自所述致動器殼體的主出口 。
9. 如權利要求1所述的控制閥組件，其中，所述致動器進一步 包括可操作地連接以作為一個整體起作用的多個致動器。
10. 如權利要求1所述的控制閥組件，其中，所述致動器是機械 致動器、氣壓致動器、液壓致動器和電氣致動器中的至少一種。
11. 一種用於發動機的控制閥組件，所述發動機包括具有排氣歧 管和進氣歧管的發動機，其中，氣態流體通過所述進氣歧管進入並且 氣態流體通過所述排氣歧管排出，所述控制閥組件包括第一流體冷卻器和第二流體冷卻器；第一旁路，用於使氣態流體旁路繞過所述第一流體冷卻器，和第 二旁路，用於使氣態流體旁路繞過所述第二流體冷卻器，其中，所述 第一和第二流體冷卻器中的至少一個是增壓空氣冷卻器並且另一個是排氣再循環冷卻器；可操作地與所述第一旁路相關聯的至少一個第一閥以及可操作 地與所述第二旁路相關聯的至少 一個第二閥，所述第 一 閥和第二閥分 別控制在所述第一旁路和第二旁路之間以及在所述第一和第二流體冷卻器之間的氣態流體的流動；以及致動器，該致動器可操作地連接到至少所述第一閥和所述第二閥 上，用於控制氣態流體的流動。
12. 如權利要求11所述的控制閥組件，其中，第一致動器和第 二致動器位於致動器殼體內部。
13. 如權利要求12所述的控制閥組件，其中，所述閥位於所述 致動器殼體內部。
14. 如權利要求11所述的控制閥組件，進一步包括至少一個排 氣再循環閥，該排氣再循環閥可操作地連接到所述排氣再循環冷卻器 以及所述笫一旁路或第二旁路中的一個上。
15. —種用於包括排氣歧管和進氣歧管的發動機的控制岡布置， 其中，氣態流體^1引入所述進氣歧管並且所述氣態流體通過所述排氣 歧管排出，包括第 一 流體冷卻器、第二流體冷卻器和第三流體冷卻器； 第一旁路，用於使氣態流體旁路繞過所述第一流體冷卻器； 第二旁路，用於使氣態流體旁路繞過所述第二流體冷卻器；第三旁路，用於使氣態流體旁路繞過所述第三流體冷卻器； 可操作地與所述第 一旁路相關聯的第 一閥，可操作地與所述第二旁路相關聯的第二閥，以及可操作地與所述第三旁路相關聯的第三 閥；以及致動器，該致動器可操作地連接到所述第一閥、所述第二閥和所 迷第三閥上，用於控制流過所述第一旁路、所述第二旁路和所述第三旁路的氣態流體的流動。
16. 如權利要求15所述的控制閥布置，進一步包括容納所述致 動器、所述第一閥和所述第二閥的單個殼體，其中，所述第三閥位於 所述殼體外部的單獨位置，但可操作地連接到所述致動器並由所述致 動器控制。
17. 如權利要求16所述的控制閥布置，其中，所述第一流體冷 卻器、所述第二流體冷卻器和所述第三流體冷卻器各自是選自下組的 一個，該組包括增壓空氣冷卻器、排氣再循環冷卻器、單個所述氣 態流體的冷卻器、單個增壓空氣冷卻器、多個氣態流體冷卻器、多個 增壓空氣冷卻器或者它們的預定組合。
18. 如權利要求16所述的控制閥組件，其中，所述笫一旁路和 所述第一流體冷卻器連接成用以形成來自所述單殼體的第一出口 ，並 且所述第二旁路與所述第二流體冷卻器連接成用以形成來自所述單 殼體的第二出口。
19. 如權利要求18所述的控制閥組件，其中，所述第一出口和 所述第二出口在所述致動器殼體中結合以形成來自所述致動器殼體 的主出口 。
20. 如權利要求15所述的控制閥組件，其中，所述第一旁路是 高壓冷卻器旁路，所迷第二旁路是增壓空氣冷卻器旁路並且所述第三 旁路是低壓冷卻器旁路。
全文摘要
一種發動機組件(10)，包括發動機、多個冷卻器、多個旁路，和至少一個致動器(32)。該發動機具有排氣歧管和進氣歧管。排出該排氣歧管的氣態流體再循環至該進氣歧管。排氣經過空氣冷卻器或者旁路。至少一個致動器可操作地連接到該多個旁路上。這些旁路具有閥(28，30)，啟動該閥，以控制流經既作為旁路也作為冷卻器的該旁路的氣態流體流。因此，當使用單個致動器來控制兩個旁路中的這些閥時，這些旁路中的閥具有與這些入口相同的關係，這樣，單個致動器的移動將以相同的方式控制兩個閥。
文檔編號F02M25/07GK101415933SQ200780010020
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月22日 優先權日2006年3月22日
發明者O·韋伯, R·S·察諾夫斯基, T·基納, V·約爾格爾 申請人:博格華納公司