具有气冷式电磁阀的涡轮增压器系统的制作方法
【专利说明】具有气冷式电磁阀的涡轮増压器系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2012年8月17日提交的第13/588,593号美国专利申请的部分继续申请，该美国专利申请的全部内容在此以引用的方式并入本文以用于所有目的。
技术领域
[0003]本实用新型涉及车辆中的涡轮增压器系统中的气冷式电磁阀。
【背景技术】
[0004]诸如涡轮增压器和机械增压器等增压装置可以用于发动机中。与自然进气式发动机相比，涡轮增压器可以针对给定位移增加发动机的功率输出。
[0005]可能期望通过将涡轮机定位成靠近气缸的排气端口来减少涡轮增压器中的涡轮机与燃烧室之间的流动路径。此种定位减小了排气流动过程中的损失，从而使得涡轮机的速度能够提高。提高的涡轮机速度增大了由压缩机提供的压缩量。结果，可以增加发动机的功率输出。
[0006]但是，由于涡轮机邻近燃烧室，涡轮机和周围组件可能经历高温。在一些发动机中，排气歧管和涡轮机外壳可能具有超过900摄氏度的辐射表面温度。因此，涡轮机和周围组件可能经历热退化，从而减少组件寿命。例如，废气门在此种过温/超温(over-temperature)条件期间可能变得无法操作。废气门致动器可能由于包括在其中的诸如电路、螺线管等阀门控制组件的特性而尤其易受高温影响。
[0007]US4, 630，445公开了一种具有废气门阀的涡轮增压器，该废气门阀用于调整向涡轮增压器中的涡轮机提供的排气量。在废气门中使用隔热罩以防止所述废气门中的阀杆遭受高温条件。本发明人已经认识到在US4，630，445中公开的废气门阀的几个缺点。例如，隔热罩可以减少传递到废气门的热量但并不主动地冷却所述废气门。此外，热量可以从未受隔热罩阻碍的路径传递到废气门组件。因此，在US4，630，445中公开的废气门阀在发动机工作期间仍可能经历过温条件。
[0008]同样地，已尝试经由从发动机冷却系统转移的发动机冷却剂来冷却废气门致动器。然而，利用发动机冷却剂来冷却废气门致动器可能需要高度完整的管道且增加了冷却剂通过新的渗漏路径渗漏的可能性。高度完整的管道还可能十分昂贵。
【实用新型内容】
[0009]因此，在一个方案中提供一种涡轮增压器系统。该涡轮增压器系统包括:涡轮机，其定位在燃烧室下游；以及涡轮机旁路导管，其与涡轮机入口和涡轮机出口流体连通。该涡轮增压器系统还包括:废气门，其定位在涡轮机旁路导管中；废气门致动器，其耦合到废气门以调整废气门的位置；以及气冷式电磁阀，其耦合到废气门致动器以调整废气门致动器的位置，该气冷式电磁阀从位于机械耦合到涡轮机的压缩机上游的进气导管接收冷却空气流。
[0010]以此方式，经由进气向电磁阀提供冷却，从而减少电磁阀上的热应力。因此，当提供空气冷却时可以提高电磁阀寿命。此外，当使用进气来冷却电磁阀时，根据需要可以避免或减少经由发动机冷却剂对电磁阀的冷却。结果，降低了发动机的成本和复杂度，并且减少了冷却剂渗漏和潜在的冷却系统退化的可能性。
[0011]当单独的或结合附图时，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将通过以下【具体实施方式】而变得显而易见。应理解提供上述【实用新型内容】是为了以简化形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。它并非旨在识别要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围唯一地由随附于【具体实施方式】的权利要求来界定。此外，要求保护的主题并不限于解决上文或在本实用新型的任何部分中所提到的任何缺点的实施方案。另外，此处本发明人已经认识到上述问题，但并不认为上述问题是已知的。
【附图说明】
[0012]图1示出具有包括涡轮增压器系统的发动机的车辆；
[0013]图2示出具有包括涡轮增压器系统的发动机的车辆；
[0014]图3示出包括在图1所示的涡轮增压器系统中的分支进气导管入口的详细视图；
[0015]图4示出包括在图2所示的涡轮增压器系统中的废气门致动器的详细视图；
[0016]图5示出包括在图1所示的涡轮增压器系统中的废气门致动器的详细视图；
[0017]图6示出涡轮增压器系统(例如图1或图2的涡轮增压器系统)的操作方法；
[0018]图7示出具有包括涡轮增压器系统的发动机的车辆；以及
[0019]图8示出包括在图7所示的涡轮增压器系统中的电磁阀的详细视图。
【具体实施方式】
[0020]在本文中描述一种具有气冷式废气门致动器和/或气冷式电磁阀的祸轮增压器系统。该废气门致动器将从控制系统接收的电控制信号转化成机械致动。该机械致动从废气门致动器转换至涡轮机旁路导管中的废气门阀。进气可以被引导到废气门致动器以冷却该致动器，且随后被引导回到进气系统。在一个示例中，未经压缩的进气可以被引导到废气门致动器以冷却该致动器且随后返回到压缩机入口。以此方式，传递到废气门致动器的排气热量可以在冷却空气中消散。此外，当在压缩机下游使用增压空气冷却时，升温的进气随后可以在被吸入发动机中之前被冷却。
[0021]因此，在一个实施例中，气冷式废气门致动器从进气系统中接收进气，以降低废气门致动器的温度，从而减少废气门因高温退化的可能性。在一个示例中，废气门致动器可以被定位成邻近废气门和涡轮机，并靠近发动机排气。在其他示例中，气冷式废气门致动器可以被定位在发动机的进气系统中。以此方式，进气系统可以提供双重用途，即向发动机提供进气以及冷却废气门致动器。因此，根据需要可以避免或减少将发动机冷却剂引导到废气门致动器。因此，可以降低发动机的复杂度和成本，同时提高废气门致动器的寿命。
[0022]此外，在一个示例中，废气门致动器经由空气冷却器电磁阀来控气冷式电磁阀可以从压缩机上游的进气导管接收冷却空气。例如，气冷式电磁阀可以包括从电磁阀延伸到进气导管的散热片。散热片可以与进气导管的外表面共面接触。以此方式，电磁阀可以经由流过进气系统的进气来冷却。结果，减少了阀门中的过温条件的可能性，从而提高了阀门的寿命并且改进了电磁阀的操作。
[0023]图1和图2示出包括在车辆的发动机中的涡轮增压器系统的第一和第二示例。图3至图5示出图1和图2所示的涡轮增压器系统的详细配置。图6示出涡轮增压器系统的操作方法。
[0024]图1示出车辆50的示意性描述，所述车辆包括具有涡轮增压器系统54的内燃发动机52。涡轮增压器系统54可以包括涡轮增压器56，所述涡轮增压器具有机械地耦合到涡轮机60的压缩机58。轴杆62被显示为将压缩机58耦合到涡轮机60。以此方式，压缩机58旋转地耦合到涡轮机60。但是，应了解所述压缩机可以经由可替代的或另外的联动装置(例如机械联动装置)耦合到涡轮机。压缩机58被定位在燃烧室88的上游，并且涡轮机60被定位在该燃烧室的下游。
[0025]压缩机58被配置为从进气导管64接收进气。因此，进气导管64被定位在压缩机58的上游。在所描绘的示例中，进气导管64是未增压的进气导管。由此，进气导管64包括与包含在压缩机58中的压缩机入口 68流体连通(例如直接流体连通)的出口 66。压缩机入口 68通过方框进行一般性描绘。进气导管64被配置为接收环境空气。箭头70指示进气通过进气导管64的一般流向。空气过滤器72被親合到进气导管64 (例如被定位在进气导管64内)。空气过滤器72被配置为从流过进气导管的空气中去除不需要的微粒。
[0026]另一个进气导管74被耦合到进气导管64。在所描绘的示例中，进气导管74是分支进气导管。由此，进气导管74与进气导管64并联流体连通。进气通过进气导管74的一般流向通过箭头76来指示。进气导管74包括入口 78和出口 80。入口 78和出口 80分别通向进气导管64中的上游和下游位置。然而，在其他示例中，入口 78可以不耦合到进气导管64，但替代地可以从周围环境中接收环境空气。然而，当入口 78耦合到进气导管74时，该导管接收经过滤的进气，从而减少空气冷却器废气门致动器116结垢的可能性，所述空气冷却器废气门致动器116可以耦合到进气导管74，这在本文中会更详细地论述。另外，将入口 78耦合到进气导管74而不是在入口 78处接收环境空气能够阻止未经过滤的空气被引入到燃烧室88中，这可能会使燃烧操作退化。因此，在一个示例中，如果入口 78被配置为接收环境空气，则可以将空气过滤器耦合到入口 78(例如定位于入口 78内)。在一些示例中，进气导管74可以具有比进气导管64更小的截面面积。然而，已预期其他相对尺寸。在一些示例中，风扇79可以耦合到分支