專(zhuān)利名稱(chēng)：多級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)。特別地，但不排除地，本發(fā)明涉及兩級(jí)渦輪增壓 器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，渦輪增壓器是用于在高于大氣壓的壓力(增壓)下將空氣供給內(nèi)燃機(jī) 的吸入口的裝置。常規(guī)渦輪增壓器基本上包括廢氣(排氣)驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪，所述排氣 驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)葉輪安裝在在渦輪機(jī)殼體內(nèi)的可旋轉(zhuǎn)軸上，所述渦輪機(jī)殼體接合在發(fā)動(dòng)機(jī)出 口歧管的下游。渦輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)部的軸的另一端上的壓縮機(jī) 葉輪。壓縮機(jī)葉輪將壓縮空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管。渦輪增壓器軸通常由位于接合在 渦輪機(jī)與壓縮機(jī)葉輪殼體之間的中心軸承箱內(nèi)的軸頸軸承(journal bearing)和止推軸承 (thrust bearing)(包括適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑系統(tǒng))支撐。在已知的渦輪增壓器中，渦輪級(jí)包括渦輪室，渦輪機(jī)葉輪安裝在渦輪室內(nèi)；環(huán)狀 入口通路，限定在面對(duì)的徑向壁(facing radial wall)之間，所述面對(duì)的徑向壁布置在渦 輪室的周?chē)?；進(jìn)氣蝸殼，布置在入口通路周?chē)?；以及出口通路，從渦輪室延伸。這些通路和 室連通，使得允許進(jìn)入進(jìn)氣室的加壓排氣經(jīng)由渦輪機(jī)通過(guò)入口通路流動(dòng)到出口通路，并旋 轉(zhuǎn)渦輪機(jī)葉輪。還已知的是，通過(guò)在入口通路內(nèi)設(shè)置葉片(稱(chēng)為噴嘴葉片)以偏轉(zhuǎn)朝向渦 輪機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)方向流動(dòng)通過(guò)入口通路的氣體而提高渦輪機(jī)性能。已知的改善具有寬的速度/負(fù)載范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓效率是提供順序的兩 級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)，包括一個(gè)相對(duì)小的高壓渦輪增壓器和另一個(gè)相對(duì)大的低壓渦輪增壓器。 渦輪增壓器串聯(lián)設(shè)置，使得來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣首先流過(guò)高壓渦輪增壓器的較小的渦輪機(jī)， 隨后流過(guò)低壓渦輪增壓器的較大的渦輪機(jī)。閥控制的旁路通道設(shè)置為用于允許排氣以高發(fā) 動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載旁路高壓渦輪機(jī)。類(lèi)似地，兩個(gè)渦輪增壓器的壓縮機(jī)也串聯(lián)設(shè)置，使得 空氣首先流過(guò)低壓渦輪增壓器的相對(duì)大的壓縮機(jī)，隨后流過(guò)高壓渦輪增壓器的相對(duì)小的壓 縮機(jī)。再一次，閥控制的旁路設(shè)置為允許進(jìn)口空氣以高發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載旁路高壓渦 輪增壓器的壓縮機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各實(shí)施方式是提供替換的或改進(jìn)的多級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種渦輪增壓器系統(tǒng)，包括第一相對(duì)小的渦輪增壓器；第二 相對(duì)大的渦輪增壓器；第一渦輪增壓器包括位于第一排氣通道中的第一排氣渦輪機(jī)；第二 渦輪增壓器包括位于所述第一渦輪機(jī)下游的所述第一排氣通道中的第二排氣渦輪機(jī)；排氣 流控制閥，包括進(jìn)氣口，在所述第一渦輪機(jī)上游與所述第一排氣通道連通；第一排出口， 在所述第一渦輪機(jī)下游但所述第二渦輪機(jī)上游與所述第一排氣通道連通；第二排出口，在 所述第二渦輪機(jī)的下游與所述第一排氣通道連通；其中所述閥可操作為選擇性地允許或阻 塞通過(guò)所述第一排出口和第二排出口的流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，排氣控制閥可操作為選擇性地允許排氣流僅旁路第一渦輪機(jī)，或者 旁路第一和第二渦輪機(jī)。照這樣，該閥可操作為第一渦輪機(jī)旁路閥和第二渦輪機(jī)的“排氣 門(mén)”閥。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述閥可在下述模式下操作用來(lái)阻塞通過(guò)所述第 一排出口和第二排出口的流動(dòng)的第一模式、其中允許流動(dòng)通過(guò)所述第一排出口以允許至少 一部分排氣流單獨(dú)旁路所述第一渦輪機(jī)的第二模式、以及其中允許流動(dòng)通過(guò)所述第二排出 口以允許至少一部分排氣流旁路所述第一渦輪機(jī)和第二渦輪機(jī)的第三模式。為了允許流動(dòng)通過(guò)第一和第二排出口，各個(gè)端口可以部分或全部未被阻塞。在本 文中，“全部未被阻塞(unobstructed) ”理解為端口相對(duì)于閥的正常操作可以打開(kāi)的最大程 度。優(yōu)選地，所述排氣流量控制閥為包括閥轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)閥，所述閥轉(zhuǎn)子圍繞閥軸線(xiàn)可 旋轉(zhuǎn)，以選擇性地阻塞或不阻塞所述第一排出口和第二排出口。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，渦輪增壓器系統(tǒng)還可以包括位于所述第一排氣通 道中的排氣制動(dòng)閥。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣，排氣制動(dòng)閥為位于發(fā)動(dòng)機(jī)排出 歧管下游的閥。在某些發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件下，該閥可以關(guān)閉，以限制通過(guò)該閥的流動(dòng)。限制通 過(guò)該閥的流動(dòng)限制了來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)出口歧管的排氣的流通，并且照這樣，由于排氣的壓縮，在 發(fā)動(dòng)機(jī)歧管和發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中產(chǎn)生了反壓力。反壓力產(chǎn)生施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力。用作排氣制動(dòng)閥的常用類(lèi)型的閥為蝶形閥。然而，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到 的那樣，可以使用任何適合的閥類(lèi)型，如片狀閥或回轉(zhuǎn)閥。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，排氣制動(dòng)閥在打開(kāi)位置和關(guān)閉位置之間是可活動(dòng) 的，在所述打開(kāi)位置上，通過(guò)所述排氣制動(dòng)閥的流動(dòng)至少基本上未被阻塞，在所述關(guān)閉位置 上，通過(guò)所述排氣制動(dòng)閥的流動(dòng)至少基本上被阻止。排氣制動(dòng)閥可以是能夠移動(dòng)至打開(kāi)和 關(guān)閉位置之間的一個(gè)或多個(gè)位置上的，以選擇期望的通過(guò)流。然而，在其它實(shí)施方式中，排 氣制動(dòng)閥可以?xún)H在打開(kāi)和關(guān)閉位置之間移動(dòng)，使得排氣制動(dòng)閥有效地具有“打開(kāi)/關(guān)閉”功 能。在這種實(shí)施方式中，通過(guò)合適的排氣流控制閥的控制，可以提供對(duì)排氣制動(dòng)力的調(diào)整。 與其它實(shí)施方式相比，這樣做的好處之處在于，排氣制動(dòng)閥可以要求降低的控制復(fù)雜度，并 且屬于輕質(zhì)、小型類(lèi)型的。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)排氣制動(dòng)閥位于其中通過(guò)排氣制動(dòng)閥的流動(dòng)至少基本上未被阻塞 的打開(kāi)位置上時(shí)，通過(guò)該閥的流動(dòng)可以完全未被阻塞；并且當(dāng)排氣制動(dòng)閥位于其中通過(guò)排 氣制動(dòng)閥的流動(dòng)至少基本上被阻止的關(guān)閉位置上時(shí)，通過(guò)該閥的流動(dòng)可能完全被阻塞。根據(jù)本發(fā)明，排氣制動(dòng)閥可以位于所述第一排氣渦輪機(jī)的上游和與所述排氣流控 制閥的進(jìn)氣口連通的接頭的下游。在第一渦輪機(jī)將不暴露至由排氣制動(dòng)閥引起的任何反壓 力時(shí)，這在某些實(shí)施方式中可能是有好處的。在本發(fā)明的可替換實(shí)施方式中，排氣制動(dòng)閥可 以位于所述第一排氣渦輪機(jī)的下游和與所述排氣流控制閥的第二排出口連通的接頭的上 游。在這種實(shí)施方式，排氣制動(dòng)閥可以位于與排氣流控制閥的第二排出口連通的接頭的上 游。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，排氣制動(dòng)閥可以位于與所述排氣流控制閥的第一排出 口連通的接頭的上游。上述接頭例如可以限定在第一排氣通道和與排氣流控制閥連通的導(dǎo)管之間，或者 可以由排氣流控制閥的直接通向第一排氣通道的對(duì)應(yīng)的端口限定。
本發(fā)明還提供了一種操作根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng) 的方法，該方法包括下述步驟(i)以第一模式操作所述排氣流控制閥，以將所有的排氣流傳遞通過(guò)所述第一渦 輪機(jī)；(ii)以第二模式操作所述排氣流控制閥，以允許至少一部分排氣流旁路所述第一 渦輪機(jī)；以及(iii)以第三模式操作所述排氣流控制閥，以允許排氣流旁路所述第一渦輪機(jī)，并 且還允許至少一部分排氣流旁路所述第二渦輪機(jī)。如果如上所述，渦輪增壓器系統(tǒng)包括排氣制動(dòng)閥，則該方法還可以包括⑴關(guān)閉所述排氣制動(dòng)閥，以至少基本阻止通過(guò)排氣制動(dòng)閥的流動(dòng)；以及(ii)在排氣制動(dòng)模式下操作排氣流控制閥，以允許至少一部分排氣流旁路所述排 氣制動(dòng)閥。通過(guò)調(diào)整通過(guò)下述部件中的任何一種的排氣流，所述排氣流控制閥操作為調(diào)整所 述排氣流的允許旁路排氣制動(dòng)閥的量(i)所述排氣流控制閥的進(jìn)氣口 ；(ii)所述排氣流控制閥的第一排出口 ；和(iii)所述排氣流控制閥的第二排出口。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種渦輪增壓器系統(tǒng)，包括第一相對(duì)小的渦輪增 壓器；第二相對(duì)大的渦輪增壓器；第一渦輪增壓器包括位于第一排氣通道中的第一排氣渦 輪機(jī)；第二渦輪增壓器包括所述第一渦輪機(jī)下游的位于所述第一排氣通道中的第二排氣渦 輪機(jī)；旁路氣體通道，在所述第一渦輪機(jī)上游的第一接頭處和與所述第一渦輪機(jī)下游的第 二接頭處與所述第一排氣通道連通；以及排氣流控制閥，位于所述旁路通道中；其中所述 排氣流控制閥可操作為選擇性地允許或阻塞通過(guò)所述旁路氣體通道的流動(dòng)；該渦輪增壓器 系統(tǒng)還位于所述第一接頭和第二接頭之間的所述第一排氣通道中的排氣制動(dòng)閥。在一些實(shí)施方式中，排氣制動(dòng)閥可以位于所述第一接頭和所述第一渦輪增壓器之 間?？商鎿Q地，所述排氣制動(dòng)閥可以位于所述第一渦輪增壓器和所述第二接頭之間。排氣流控制閥優(yōu)選為具有如上所述的進(jìn)氣口、第一排出口和第二排出口的閥。然 而，在其它實(shí)施方式中，排氣流控制閥可以具有常規(guī)形式，如蝶形閥或片狀閥(包括，例如 已知的用來(lái)旁路已知的兩級(jí)渦輪增壓器系統(tǒng)中的高壓渦輪機(jī)的閥)。如果渦輪增壓器系統(tǒng)包括如上所述的旁路氣體通道和排氣制動(dòng)閥，則本發(fā)明還提 供了一種操作渦輪增壓器系統(tǒng)的方法，該方法包括在排氣制動(dòng)模式下操作渦輪增壓器系統(tǒng) 的步驟，其中在排氣制動(dòng)模式中，所述排氣制動(dòng)閥關(guān)閉，以至少基本上阻塞通過(guò)第一通道的 流動(dòng)，且所述排氣流控制閥操作為控制通過(guò)旁路氣體通道的流動(dòng)，以調(diào)整制動(dòng)力。


現(xiàn)在將參照附圖，僅以舉例的方式，描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，在附圖中圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)的示意圖；圖2a至2c示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的排氣流量控制閥的操作；圖3為根據(jù)本發(fā)明的包括排氣流量控制閥的渦輪機(jī)殼體的側(cè)視圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的圖3中示出的渦輪機(jī)的排氣流量控制閥的閥轉(zhuǎn)子的 透視圖；圖5a至5c為圖3的渦輪增壓器的橫截面，圖示了對(duì)應(yīng)于圖2a至2c中示意性示 出的閥轉(zhuǎn)子位置的閥轉(zhuǎn)子位置；圖6a至6f示意性地圖示了可替換的閥轉(zhuǎn)子橫截面的例子；圖7為根據(jù)本發(fā)明的結(jié)合圖3的渦輪機(jī)殼體的渦輪增壓系統(tǒng)的透視圖；圖8示意性地圖示了圖1或圖7的渦輪增壓系統(tǒng)在具有EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng) 用；圖9示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)，還包括排氣制動(dòng)閥；圖10為圖3中示出的渦輪機(jī)殼體的透視圖，還包括根據(jù)本發(fā)明的排氣制動(dòng)閥；圖11為圖10中示出的本發(fā)明實(shí)施方式的另一透視圖，為了清楚起見(jiàn)，其中的一部 分已經(jīng)切除，排氣制動(dòng)閥處于打開(kāi)位置；圖12為圖10中示出的本發(fā)明實(shí)施方式的另一透視圖，為了清楚起見(jiàn)，其中的一部 分已經(jīng)切除，排氣制動(dòng)閥處于關(guān)閉位置；和圖13a至13e示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的排氣流量控制閥的操作，包 括圖9中示出的排氣制動(dòng)閥。
具體實(shí)施例方式首先參照?qǐng)D1，示意性圖示的連續(xù)兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)包括相對(duì)小的高壓(HP)渦輪 增壓器1和相對(duì)大的低壓(LP)渦輪增壓器2，串聯(lián)連接至諸如柴油機(jī)之類(lèi)的內(nèi)燃機(jī)3。HP 渦輪增壓器1包括相對(duì)小的排氣渦輪機(jī)4和相對(duì)小的壓縮機(jī)5。LP渦輪增壓器2包括相對(duì) 大的排氣渦輪機(jī)6和相對(duì)大的壓縮機(jī)7。排氣從內(nèi)燃機(jī)3的排氣歧管8經(jīng)由第一排氣流動(dòng)通路9流過(guò)渦輪增壓器系統(tǒng)。流 動(dòng)通路9引導(dǎo)排氣流首先通過(guò)上游的HP渦輪機(jī)4，并隨后通過(guò)下游的LP渦輪機(jī)6。沿著流 動(dòng)通路9離開(kāi)LP渦輪機(jī)6的排氣流可以饋送至排氣系統(tǒng)10，排氣系統(tǒng)10例如可以包括排 氣后處理系統(tǒng)。后處理系統(tǒng)可以是多種類(lèi)型的后處理系統(tǒng)中的一種，包括本領(lǐng)域技術(shù)人員 普遍熟知的常規(guī)系統(tǒng)。預(yù)期類(lèi)型的后處理系統(tǒng)包括設(shè)計(jì)用來(lái)去除微粒、氮氧化合物和其它 調(diào)控發(fā)射物的后處理系統(tǒng)。排氣流控制閥11設(shè)置在旁路(bypass)氣路12a/12b中，以在一定操作條件下允 許至少一部分排氣流旁路HP渦輪機(jī)4，并直接流向LP渦輪機(jī)6。根據(jù)本發(fā)明，控制閥11還 可操作為用作LP渦輪機(jī)6的排氣門(mén)，允許旁路氣流的一部分旁路HP渦輪機(jī)4和LP渦輪機(jī) 6。這在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)描述。渦輪增壓系統(tǒng)經(jīng)由到LP壓縮機(jī)7的空氣進(jìn)氣口 13將壓縮空氣傳遞至內(nèi)燃機(jī)(包 括任何合適的后冷卻器)。氣流控制閥14設(shè)置為控制從LP壓縮機(jī)出口通路15 (經(jīng)由任何 后冷卻器等)到內(nèi)燃機(jī)入口歧管16的流動(dòng)。氣流控制閥14(例如可以為常規(guī)蝶形閥(或 其它閥類(lèi)型，如回轉(zhuǎn)閥、閘式閥、片狀閥、提升閥等))能夠操作以控制沿著兩條可能的下游 流動(dòng)通路的氣流，經(jīng)過(guò)HP壓縮機(jī)5的第一流動(dòng)通路17以及允許氣流旁路HP壓縮機(jī)5的第 二旁路流動(dòng)通路18。因此可以控制氣流控制閥14(例如，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)管理系統(tǒng)電子控制單 元-ECU)，以允許氣流旁路HP渦輪增壓器1，同時(shí)排氣控制閥11操作為允許流向LP渦輪增壓器2的排氣旁路HP渦輪增壓器1。圖1包括穿過(guò)排氣控制閥11的示意性截面，排氣控制閥11為包括閥轉(zhuǎn)子19的回 轉(zhuǎn)閥，具有在基本圓筒形閥室20內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)X(相對(duì)于圖1延伸到紙面中)。閥轉(zhuǎn)子19 大體上形成為有效地限定通過(guò)閥室20的閥門(mén)通道的圓筒的扇面。轉(zhuǎn)子的徑向外表面19a形 成圓筒的弧面，以在圓筒形閥室20內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。這種一般形式的閥有時(shí)稱(chēng)為柱塞式轉(zhuǎn)閥。閥室20具有三個(gè)端口，包括單個(gè)進(jìn)氣口 21和兩個(gè)排出口 22和23。進(jìn)氣口 21與 旁路通路的上游部分12a連通，上游部分12a又與HP渦輪機(jī)4上游的排氣流動(dòng)通路9連 通。第一排出口 22與旁路通路的第一下游部分12b連通，第一下游部分12b又與HP渦輪 機(jī)4下游、LP渦輪機(jī)6上游的流動(dòng)通路9連通。第二排出口 23與第二下游旁路通路部分 12c連通，該旁路通路部分12c又與LP渦輪機(jī)6下游的流動(dòng)通路9連通。因此旁路通路部 分12a和12b —起提供HP渦輪機(jī)4附近的旁路，旁路部分12a和12c —起提供HP渦輪機(jī) 4和LP渦輪機(jī)6附近的旁路。如上所述，旁路通路12a/12c有效地提供了用于LP渦輪機(jī)6 的排氣門(mén)。通過(guò)閥轉(zhuǎn)子19在閥室20內(nèi)圍繞軸線(xiàn)X的旋轉(zhuǎn)以分別阻塞或不阻塞排出口 22和 23，控制通過(guò)HP旁路通路12a/12b和LP旁路通路12/12c的流動(dòng)。閥轉(zhuǎn)子19的運(yùn)動(dòng)和定 位將通常由ECU根據(jù)一種或多種控制方式控制。例如，可以響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載、 HP和/或LP渦輪機(jī)的速度、或在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣歧管16處由渦輪增壓器系統(tǒng)產(chǎn)生的升壓來(lái)控 制閥轉(zhuǎn)子19的位置。以下參照?qǐng)D2a、2b和2c描述包括排氣控制閥11的渦輪增壓系統(tǒng)的 示例性的操作方式。首先參照?qǐng)D2a，其圖示了閥轉(zhuǎn)子19的位置，適合例如用于當(dāng)具有低排氣質(zhì)量流時(shí) 在低發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載處進(jìn)行排氣流量控制。閥排出口 22和23都被閥轉(zhuǎn)子19的表 面19a完全封閉，由此分別地關(guān)閉HP和LP旁路通路12a/12b和12a/12c兩者，使得從發(fā)動(dòng) 機(jī)歧管8流出的排氣必須沿著流動(dòng)通路9流過(guò)HP渦輪機(jī)4，并隨后流過(guò)LP渦輪機(jī)6。氣流 旁路閥14也將關(guān)閉，或基本關(guān)閉，以推動(dòng)氣流通過(guò)HP壓縮機(jī)5 (實(shí)際上，有利的是在該渦輪 機(jī)旁路關(guān)閉之前關(guān)閉壓縮機(jī)旁路閥14，以在HP壓縮機(jī)上提供負(fù)載，其將在渦輪機(jī)旁路關(guān)閉 時(shí)防止HP渦輪增壓器超速)。由于HP渦輪機(jī)4的相對(duì)小的尺寸，則流過(guò)它的氣體達(dá)到相對(duì) 高的速度，并由此以相對(duì)高的速度旋轉(zhuǎn)HP渦輪機(jī)4 (和相應(yīng)地HP壓縮機(jī)5)，由此盡管排氣 質(zhì)量流速率相對(duì)低，仍產(chǎn)生了大致上升的壓力。由于其相對(duì)大的尺寸，LP渦輪機(jī)6旋轉(zhuǎn)非 常小，使得LP壓縮機(jī)7僅產(chǎn)生少量的上升。采用處于圖2a中示出的位置中的閥轉(zhuǎn)子19，HP渦輪機(jī)和LP渦輪機(jī)之間的功的分 配(division of work)是每個(gè)渦輪機(jī)的相對(duì)流動(dòng)區(qū)域的函數(shù)。HP渦輪機(jī)4以比大的LP渦 輪機(jī)6高的膨脹比提供了大部分工作和操作。如果在閥轉(zhuǎn)子19在圖2a中示出的部分中的 情況下發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載增加，兩個(gè)渦輪機(jī)的膨脹比都將增加，但HP渦輪增壓器將繼 續(xù)提供大部分增壓(考慮到不超過(guò)其有效膨脹比限制)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載增加時(shí)，閥轉(zhuǎn)子19可以旋轉(zhuǎn)至第一排出口 22的打開(kāi)部 分或全部，以允許至少一部分排氣流流過(guò)HP旁路通路12a/12b，并且由此旁路HP渦輪機(jī)4。 圖2a圖示處于其中端口 22(和端口 23)完全封閉的位置上的閥轉(zhuǎn)子19，圖2b示出了旋轉(zhuǎn) 至其中端口 22完全打開(kāi)但端口 23保持封閉的位置的閥轉(zhuǎn)子19。通過(guò)控制閥轉(zhuǎn)子19在圖 2a和2b示出的兩個(gè)位置之間的位置，根據(jù)本發(fā)明可行的是調(diào)整通過(guò)HP旁路氣路12a/12b的HP旁路氣流。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度從低速度和/或負(fù)載情形開(kāi)始增加時(shí)，閥轉(zhuǎn)子19可以 旋轉(zhuǎn)為打開(kāi)閥口 22，以允許一部分排氣流旁路HP渦輪機(jī)，使得在發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載增 加時(shí)，功的增加量通過(guò)LP渦輪增壓器進(jìn)行。閥轉(zhuǎn)子19的精確位置可以根據(jù)各種不同的操作控制策略進(jìn)行控制。例如，閥11 可以被操作以保持HP渦輪機(jī)4上的特定膨脹比，或者以恒定膨脹比保持HP渦輪機(jī)4，或者 以發(fā)動(dòng)機(jī)的特定操作條件的接受范圍內(nèi)的膨脹比保持HP渦輪機(jī)4?？商鎿Q地或附加地，可 以操作閥11，以將HP渦輪機(jī)4速度保持在某個(gè)范圍之內(nèi)，或者小于某個(gè)最大值，以防止超 速。根據(jù)另一可行的控制策略，可以操作閥11，以在內(nèi)燃機(jī)入口岐管16處產(chǎn)生期望的增壓， 或?qū)⒃鰤罕３衷谄谕姆秶畠?nèi)(如，大于最小值和/或小于最大值)。提供合適的諸如渦 輪增壓器速度或增壓傳感器之類(lèi)的傳感器，以向ECU提供合適的控制信號(hào)，這將是簡(jiǎn)明的， 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣。傳感器通?？梢园ㄓ糜诒O(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù) 載、渦輪增壓器速度、由每個(gè)渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓、在發(fā)動(dòng)機(jī)入口產(chǎn)生的增壓和在控制閥 11上游的排氣流動(dòng)通路內(nèi)產(chǎn)生的反壓力的傳感器。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載增加且閥轉(zhuǎn)子19被旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步朝向圖2b中示出的其中 閥口 22完全打開(kāi)的位置時(shí)，由LP渦輪增壓器做的功相對(duì)于HP渦輪增壓器增加。取決于旁 路排氣流調(diào)整的特定控制策略，當(dāng)大的LP渦輪機(jī)上的膨脹比增加時(shí)，渦輪增壓器系統(tǒng)的整 個(gè)壓力比例如可以增加或者保持恒定。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)HP旁路通路12a/12b由閥轉(zhuǎn)子19的旋轉(zhuǎn)打開(kāi)時(shí)，在增壓的增加量 由LP壓縮機(jī)提供時(shí)，HP壓縮機(jī)旁路閥14也可以被打開(kāi)。當(dāng)HP旁路通路12a/12b根據(jù)控 制閥11和旁路閥14的特定控制方式打開(kāi)時(shí)，由渦輪增壓系統(tǒng)產(chǎn)生的整個(gè)增壓可以增加。在高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和/或速度(其中閥轉(zhuǎn)子19移向圖2b中示出的其中HP旁路 通路12a/12b完全打開(kāi)的位置)處，渦輪增壓系統(tǒng)再次有效地起單個(gè)渦輪增壓器系統(tǒng)的作 用，實(shí)質(zhì)上所有的功現(xiàn)在都是由大的LP渦輪增壓器做的。此時(shí)，HP壓縮機(jī)旁路閥14通常 將完全打開(kāi)，以旁路HP壓縮機(jī)5。然而，仍將的一部分排氣流通過(guò)HP渦輪機(jī)，因?yàn)樵贖P渦 輪機(jī)上有壓力差。雖然這會(huì)產(chǎn)生可忽略的功，然而它將確保HP渦輪機(jī)4持續(xù)旋轉(zhuǎn)，以幫助 提供平穩(wěn)的功傳遞，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)條件改變時(shí)HP在渦輪增壓器中具有較少渦輪滯后，并且閥11 被操作以降低旁路流，將壓縮功傳遞至HP渦輪增壓器。因此，本發(fā)明提供一種渦輪增壓器系統(tǒng)，包括排氣流控制閥，排氣流控制閥能夠被 精確地操作以在變化的操作條件中并根據(jù)不同的可行的控制方式調(diào)整到達(dá)HP和LP渦輪增 壓器的排氣流。根據(jù)本發(fā)明，如上所述且如下文進(jìn)一步描述的那樣，閥還可以被操作以為L(zhǎng)P 渦輪機(jī)6提供排氣門(mén)功能。一旦端口 22完全打開(kāi)，使得HP旁路通路12a/12b完全打開(kāi)，則實(shí)質(zhì)上所有的功都 是由LP渦輪增壓器做的。如果發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載持續(xù)增加，則LP渦輪機(jī)可以達(dá)到 它的增壓設(shè)計(jì)極限，超過(guò)該極限將導(dǎo)致LP渦輪機(jī)超速。通過(guò)為L(zhǎng)P渦輪機(jī)設(shè)置單獨(dú)的排氣 門(mén)閥，可以解決這個(gè)問(wèn)題，該排氣門(mén)閥可以以常規(guī)方式操作，以在達(dá)到增加壓力極限時(shí)在LP 渦輪機(jī)附近提供旁路通路。這種一般類(lèi)型的各種形式的排氣門(mén)閥在本領(lǐng)域是熟知的，例如 包括提升閥結(jié)構(gòu)，其或者直接地響應(yīng)于LP壓縮機(jī)中的增壓的增加由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或電動(dòng) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作(通常在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的情況中)，或者響應(yīng)于編程在ECU中的設(shè)計(jì)控制方式 在ECU的控制下操作。然而，根據(jù)本發(fā)明，這種單獨(dú)的排氣門(mén)閥不是必要的。更確切地說(shuō)，當(dāng)達(dá)到較高的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載時(shí)，閥轉(zhuǎn)子19可以進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，以至少部分打開(kāi)排 出口 23，以允許一部分排氣流流過(guò)旁路通路12a/12c。因此，LP旁路通路12a/12c有效地 操作為L(zhǎng)P排氣門(mén)。圖2c示出了幾乎完全打開(kāi)的排氣門(mén)12a/12c。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)控制轉(zhuǎn)子19的精 確位置，以改變端口 23打開(kāi)的程度，則排氣門(mén)12a/12c可以根據(jù)需要進(jìn)行控制，以限制LP 渦輪機(jī)的增壓。如同上述關(guān)于圖2a和2b描述的閥那樣，可以根據(jù)任何合適的操作方式經(jīng) 由E⑶控制閥轉(zhuǎn)子19的位置。然而HP旁路通路12a/12b將通常構(gòu)造為，使得在完全打開(kāi)時(shí)，實(shí)質(zhì)上所有的排 氣流將旁路HP渦輪機(jī)，因?yàn)樾枰恍┡艢饬魍ㄟ^(guò)LP渦輪機(jī)排氣以產(chǎn)生增壓，LP排氣門(mén) 12a/12c不必然地需要能夠通過(guò)整個(gè)排氣流。排氣門(mén)12a/12c或者構(gòu)造為使得在完全打開(kāi) 時(shí)(在該情況下，HP旁路通路12a/12c也將完全打開(kāi))，LP或HP渦輪機(jī)都不會(huì)超速。本發(fā)明提供了一種多級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)，其中，HP渦輪機(jī)旁路閥和LP渦輪機(jī)排氣門(mén) 的功能結(jié)合成單個(gè)排氣流控制閥。這減少了組件和相關(guān)的復(fù)雜度以及具有單獨(dú)的HP旁路 和LP排氣門(mén)閥結(jié)構(gòu)的渦輪增壓系統(tǒng)所要求的費(fèi)用。根據(jù)本發(fā)明的排氣控制閥11可以在LP渦輪增壓器外面封裝(在合適的殼體中)， 或者可以按照慣例封裝在合適的LP渦輪機(jī)殼體中。圖3和圖5a至5c示出了這種LP渦輪 機(jī)殼體的例子。首先參照?qǐng)D3，其圖示了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)的LP渦輪機(jī)，其中排氣控制 閥封裝在合適的LP渦輪機(jī)殼體30內(nèi)。渦輪機(jī)殼體30被修改為限制控制閥套31。閥轉(zhuǎn)子 軸32從該殼體延伸，用于連接至合適的閥門(mén)驅(qū)動(dòng)裝置(未示出)。圖3中還可以看見(jiàn)的是 用于連接至發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管8的歧管33、用于連接至HP渦輪機(jī)進(jìn)氣口的歧管34、LP出口 35以及用于連接至HP渦輪機(jī)出口的LP進(jìn)氣歧管36的一部分。圖4示出了適合圖3的渦輪機(jī)的閥轉(zhuǎn)子19的一種實(shí)施方式的透視圖。在轉(zhuǎn)子19 任一軸端的是軸1%，其限定軸線(xiàn)X，并允許閥轉(zhuǎn)子可選擇地安裝在閥套31內(nèi)。所圖示的特 定轉(zhuǎn)子具有降低轉(zhuǎn)子重量的內(nèi)部孔1%。圖4的閥轉(zhuǎn)子19大體上為圓柱形，具有有效地限 定閥門(mén)通道19e的剖面。閥門(mén)通道19e的精確結(jié)構(gòu)在某種程度上受不同的閥口位置的影響， 并顧及為了閥轉(zhuǎn)子的所有運(yùn)轉(zhuǎn)位置優(yōu)化排氣流所進(jìn)行的折中。用于將轉(zhuǎn)子19安裝在閥套31內(nèi)的合適的軸承結(jié)構(gòu)(未示出)、和合適的閥傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)(未示出)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是熟知的。例如，致動(dòng)裝置可以為電力致動(dòng)裝置，例如 步進(jìn)馬達(dá)或旋轉(zhuǎn)電力致動(dòng)裝置，或者可以包括氣動(dòng)或液壓致動(dòng)裝置或任何其它形式的致動(dòng) 裝置。致動(dòng)裝置可以直接連接至從一個(gè)軸1%延伸的閥轉(zhuǎn)子軸32。致動(dòng)裝置可以直接地連 接至轉(zhuǎn)子19，或者經(jīng)由齒輪箱等連接至轉(zhuǎn)子。各種可行的聯(lián)接結(jié)構(gòu)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō) 將會(huì)是明顯的。圖5a至5c為沿圖3的A-A線(xiàn)截取的圖3的LP 渦輪機(jī)殼體(包括圖4的轉(zhuǎn)子19) 的截面。示意性地示出HP渦輪機(jī)4和其到LP渦輪機(jī)的連接?？梢钥匆?jiàn)轉(zhuǎn)子19位于由閥套 31限定的閥室20內(nèi)。還可以看見(jiàn)的是閥口 21、22和23。閥口 21打開(kāi)到旁路通路部12a， 閥口 22打開(kāi)到旁路通路部12b，閥口 23打開(kāi)到旁路通路部12c。旁路通路部12c不是嚴(yán)格 地徑向延伸，因?yàn)榕月吠凡恳砸欢ǖ慕嵌妊由爝M(jìn)入紙面，旁路通路部與LP渦輪機(jī)下游的 排氣通路9的連通在圖5a至5c中看不見(jiàn)。此外，雖然端口 23顯示為明顯小于端口 21和22，但事實(shí)上其沿著在紙面內(nèi)延伸的方向伸長(zhǎng)，因此比所顯示的情況大。在圖5a和5b中，閥轉(zhuǎn)子19示出為位于大體上對(duì)應(yīng)于圖2a和2b中示出的閥轉(zhuǎn)子的位置的位置上。圖5c示出了位于對(duì)應(yīng)于圖2c示出的位置的位置上的閥轉(zhuǎn)子19。因此， 圖5a示出了這種閥轉(zhuǎn)子位置，其中旁路通路完全關(guān)閉，使得所有的排氣流沿著排氣流動(dòng)通 路9引導(dǎo)至HP渦輪機(jī)(即，大體上在圖5a至5c中指示的HP渦輪機(jī)的位置)，并且隨后引 導(dǎo)至LP渦輪機(jī)進(jìn)氣口 36上。圖5b示出了閥轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至提供通過(guò)HP旁路通路12a/12b的 整個(gè)HP渦輪機(jī)旁路的位置。如虛線(xiàn)所示，仍然存在小的流量通過(guò)HP渦輪機(jī)。圖5c示出閥 轉(zhuǎn)子處于其中LP旁路通路(即LP排氣門(mén))完全打開(kāi)以允許一部分排氣流旁路HP和LP渦 輪機(jī)兩者的位置上。如上所述，作為折中，轉(zhuǎn)子19的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為在閥轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)提供可接受的 流動(dòng)效率。這將參照?qǐng)D6a至圖6f進(jìn)一步說(shuō)明。圖6a和圖6b示意性地圖示了封裝在閥室41內(nèi)的閥轉(zhuǎn)子40，閥室41具有與旁路 流動(dòng)通路部12a連通的進(jìn)氣口 21、與旁路流動(dòng)通路部12b連通的第一排出口 22、以及與旁 路流動(dòng)通路部12c連通的第二排出口 23。如上所述，旁路通路部分12a/12b —起限定HP渦 輪機(jī)旁路，旁路通路部分12a/12c —起限定LP旁路通路或LP排氣門(mén)。閥轉(zhuǎn)子40具有簡(jiǎn)單 的截面，其為圓柱體的扇面，并具有有效表面(active surface)420當(dāng)轉(zhuǎn)子40處于圖6a中 示出的位置上時(shí)，HP旁路通路12a/12b完全打開(kāi)。在這個(gè)位置上，進(jìn)氣口 21和第一排出口 22兩者都完全地沒(méi)有被閥轉(zhuǎn)子40阻塞，有效表面42與端口 21和22的邊緣對(duì)齊。然而， 當(dāng)轉(zhuǎn)子40旋轉(zhuǎn)至圖6b中示出的位置上時(shí)(在該位置上LP排氣門(mén)12a/12c打開(kāi))，端口 21 變?yōu)椴糠值乇婚y轉(zhuǎn)子19阻塞。因此，在具有圖6a和圖6b中示出的截面結(jié)構(gòu)的閥轉(zhuǎn)子的情 況下，當(dāng)HP旁路通路完全地打開(kāi)且LP排氣門(mén)完全地關(guān)閉時(shí)優(yōu)化了旁路流動(dòng)，但當(dāng)轉(zhuǎn)子打開(kāi) LP排氣門(mén)端口 23時(shí)流動(dòng)效率降低。圖6c和圖6d對(duì)應(yīng)于圖6a和圖6b，但示出了可替換的具有有效表面44的閥轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)43。轉(zhuǎn)子43再次構(gòu)造為圓柱體的扇面，但沿徑向方向的尺寸減小，使得當(dāng)轉(zhuǎn)子43定位 為完全地打開(kāi)HP旁路通路12a/12b但阻塞LP排氣門(mén)12a/12c時(shí)(如圖6c所示)，通過(guò)閥 室的流動(dòng)效率被當(dāng)氣體流過(guò)端口 21時(shí)流動(dòng)通路尺寸的突然增加而折中。然而，當(dāng)轉(zhuǎn)子43 位于圖6d中示出的其中LP排氣門(mén)12a/12c也完全打開(kāi)的位置上時(shí)，由于轉(zhuǎn)子43不提供對(duì) 進(jìn)氣口 21的部分阻塞，與由轉(zhuǎn)子40實(shí)現(xiàn)的流動(dòng)效率相比，流動(dòng)效率提高。在該位置上，有 效表面與端口 21和23的邊緣對(duì)齊。因此，當(dāng)LP排氣門(mén)12a/12c打開(kāi)時(shí)，圖6c和6d中示 出的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有比圖6a和6b中示出的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)好的流動(dòng)特性，但不是在僅HP旁路通路 12a/12b打開(kāi)時(shí)。在圖6a至圖6d中示出的兩種閥轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)之間提供折中的閥轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)(其具有 圖4中示出的閥轉(zhuǎn)子19的一般結(jié)構(gòu))在圖6e和6f中示出(其再次對(duì)應(yīng)于圖6a/6c和圖 6b/6d)。修改的閥轉(zhuǎn)子45基于圖6a/6b的轉(zhuǎn)子40的閥轉(zhuǎn)子截面，但在區(qū)域46a中具有在 有效表面46上形成的曲率，使得與具有圖6b中所述的閥轉(zhuǎn)子40相比，在轉(zhuǎn)子45定位為打 開(kāi)如圖6f中示出的HP旁路通路和LP排氣門(mén)時(shí)，進(jìn)氣口 21更少地被阻塞。類(lèi)似地，當(dāng)閥轉(zhuǎn) 子45位于圖6e中示出的其中僅HP旁路通路打開(kāi)但LP排氣門(mén)關(guān)閉的位置上時(shí)，在排氣流 流過(guò)端口 21時(shí)，轉(zhuǎn)子形狀45不提供如圖6c中示出的閥轉(zhuǎn)子43所展示的這種流動(dòng)通路尺 寸的大幅度增加。因此，閥轉(zhuǎn)子形狀45代表了一種折中，其不提供如轉(zhuǎn)子40在處于圖6a和6e中示出位置上時(shí)或如轉(zhuǎn)子43在處于圖6d和6f中示出位置上時(shí)那樣好的流動(dòng)效率，但不會(huì)遇到與轉(zhuǎn)子40在處于圖6b和6f中示出位置上時(shí)或轉(zhuǎn)子43處于圖6c和6e中示出 的位置上時(shí)相同的流動(dòng)效率的損失。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，其它閥轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)也是可行的，并且其它折中在其它實(shí)施方式可以是 優(yōu)選的。還將會(huì)認(rèn)識(shí)到，閥口的精確定位、尺寸和結(jié)構(gòu)可以改變，并且在設(shè)計(jì)閥轉(zhuǎn)子時(shí)它可 以具有軸承。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器系統(tǒng)，其包括連接至HP渦輪增壓器的包括如 圖3中示出的LP渦輪機(jī)的LP渦輪增壓器。圖7中可看見(jiàn)的渦輪增壓器系統(tǒng)的許多部件包 括LP渦輪機(jī)殼體30、LP渦輪機(jī)出口 35、排氣控制閥套31、閥軸32、用于連接至發(fā)動(dòng)機(jī)排氣 歧管的歧管33、用于連接至HP渦輪機(jī)4進(jìn)氣口的歧管34、用于連接至HP出口的LP渦輪機(jī) 進(jìn)氣口 36、LP壓縮機(jī)7、HP壓縮機(jī)5、以及壓縮機(jī)旁路閥套14。根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器系統(tǒng)可以結(jié)合在具有排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī) 中。在EGR系統(tǒng)中，考慮到降低發(fā)動(dòng)機(jī)排出物，從排氣歧管獲取的一部分排氣再循環(huán)到發(fā)動(dòng) 機(jī)的進(jìn)氣歧管中，用于進(jìn)一步燃燒。在圖8中示意性地示出圖1(或圖7)的渦輪增壓系統(tǒng) 在包括EGR系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)中的結(jié)合。圖示的EGR系統(tǒng)包括EGR再循環(huán)通路50，其經(jīng)由EGR 冷卻器51將一部分排氣流向發(fā)動(dòng)機(jī)3的進(jìn)氣歧管16。通過(guò)排氣循環(huán)通路50的流動(dòng)由EGR 控制閥52控制。EGR控制閥52可以為通常用在這種應(yīng)用中的多種常規(guī)類(lèi)型中的任何一種， 包括蝶形閥、片狀閥、回轉(zhuǎn)閥等。采用現(xiàn)代高效渦輪增壓器系統(tǒng)，進(jìn)氣歧管的增壓通常能夠超過(guò)在排氣歧管處的排 氣壓力，使得將再循環(huán)的排氣重新引入進(jìn)氣歧管存在問(wèn)題，例如要求專(zhuān)用的EGR泵等。在本 發(fā)明的一些實(shí)施方式中，排氣控制閥可以以下述方式操作，即有效地將渦輪增壓效率降低 到給定發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件可以實(shí)現(xiàn)的最大值以下，以將反壓力保持在便于排氣再循環(huán)的必要 水平。換句話(huà)說(shuō)，排氣控制閥11可以以下述方式操作，即對(duì)排氣再循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口和 排氣歧管條件進(jìn)行優(yōu)化，以降低排出物，同時(shí)最小化空氣_燃料比，用于更好地消耗燃料。在本發(fā)明在圖3中示出的實(shí)施方式中，閥11便利地位于修改的LP渦輪機(jī)殼體中。 將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在本發(fā)明的可替換的實(shí)施方式中，排氣流量控制閥可以封裝在不是這兩個(gè)渦 輪增壓器中的任何一個(gè)的一部分的單獨(dú)的閥套中。這種實(shí)施方式例如可以允許對(duì)兩級(jí)渦輪 增壓系統(tǒng)進(jìn)行控制閥11的改進(jìn)。在又一個(gè)實(shí)施方式中，HP渦輪機(jī)和LP渦輪機(jī)可以結(jié)合在 共用殼體中，排氣控制閥位于該共用渦輪機(jī)殼體內(nèi)。渦輪機(jī)可以屬于固定或可變幾何形狀類(lèi)型的?？勺儙缀涡螤顪u輪機(jī)與固定幾何形 狀渦輪機(jī)的區(qū)別在于，進(jìn)氣口通道的尺寸可以改變，以?xún)?yōu)化質(zhì)量流率范圍內(nèi)的氣流速度，使 得渦輪機(jī)的功率輸出可以變化，以適合不同的發(fā)動(dòng)機(jī)要求。例如，當(dāng)傳遞至渦輪機(jī)的排氣的 體積相對(duì)低時(shí)，通過(guò)降低環(huán)形進(jìn)氣口通道的尺寸，將到達(dá)渦輪機(jī)葉輪的氣體的速度保持在 確保有效地進(jìn)行渦輪運(yùn)轉(zhuǎn)的水平。設(shè)置有可變幾何尺寸渦輪機(jī)的渦輪增壓器稱(chēng)為可變幾何 形狀渦輪增壓器。在一種已知類(lèi)型的可變幾何渦輪機(jī)中，通常稱(chēng)為“噴嘴環(huán)”的軸線(xiàn)活動(dòng)壁構(gòu)件限定 了進(jìn)氣口通道的一個(gè)壁。噴嘴環(huán)相對(duì)于進(jìn)氣口通道的面對(duì)壁的位置可調(diào)整，以控制進(jìn)氣口 通道的軸向?qū)挾?。因此，例如，?dāng)通過(guò)渦輪機(jī)的氣流降低時(shí)，進(jìn)氣口通道寬度可以減小，以保 持氣體速度并優(yōu)化渦輪機(jī)輸出。
另一種已知類(lèi)型的可變幾何渦輪機(jī)為“擺動(dòng)葉片”型。其包括具有位于渦輪機(jī)進(jìn) 氣口通道中的可調(diào)整的導(dǎo)流葉片的可變導(dǎo)流葉片陣列。每個(gè)葉片圍繞對(duì)應(yīng)的平行于渦輪機(jī) 軸穿過(guò)進(jìn)氣口延伸的樞轉(zhuǎn)軸可樞轉(zhuǎn)。提供了葉片傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其連接至每個(gè)葉片，并且以引起 每個(gè)葉片一致地移動(dòng)的方式可移置，這種運(yùn)動(dòng)能夠控制進(jìn)氣口的截面面積以及氣體渦輪機(jī) 葉輪的進(jìn)口角度。雖然包括固定幾何形狀渦輪機(jī)的兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)在某些方面可以替換使用相 對(duì)復(fù)雜且昂貴的可變幾何形狀渦輪增壓器，但根據(jù)本發(fā)明的兩級(jí)渦輪增壓系統(tǒng)的一個(gè)(或 兩個(gè))渦輪增壓器可以為(任何類(lèi)型的)可變幾何形狀渦輪增壓器。例如，這可以期望進(jìn) 一步改進(jìn)渦輪增壓系統(tǒng)的控制和在寬范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)條件內(nèi)優(yōu)化渦輪增壓性能的能力。在本發(fā)明的上述實(shí)施方式中具有單個(gè)HP渦輪機(jī)。然而，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明 的渦輪增壓系統(tǒng)例如可以包括兩個(gè)平行的HP渦輪機(jī)。例如，這兩個(gè)HP渦輪機(jī)中的每一個(gè) 可以從多缸發(fā)動(dòng)機(jī)接收來(lái)自對(duì)應(yīng)的汽缸箱的排氣流(例如，每個(gè)接收來(lái)自V形構(gòu)造的發(fā)動(dòng) 機(jī)的一個(gè)箱的排氣)。在這種實(shí)施方式，每個(gè)HP渦輪機(jī)的出口可以在單個(gè)LP渦輪機(jī)的上游 結(jié)合，并且，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置單個(gè)排氣控制閥11，其中HP旁路通路12a/12b在兩個(gè)HP渦輪 機(jī)上游的排氣通路9之間連通，排氣通路9在LP渦輪機(jī)上游，但在兩個(gè)HP渦輪機(jī)出口之后合并.在包括多于兩個(gè)HP渦輪機(jī)的實(shí)施方式中，HP渦輪機(jī)可以聯(lián)接至共用HP壓縮機(jī)， 或聯(lián)接至單獨(dú)的對(duì)應(yīng)的HP壓縮機(jī)。可替換地，除了設(shè)置兩個(gè)單獨(dú)的HP渦輪機(jī)從發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的兩個(gè)分離的箱中接收 排氣流，單個(gè)雙入口 HP渦輪機(jī)可以包括在根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓器系統(tǒng)中。而且，在根據(jù) 本發(fā)明的包括一個(gè)或多個(gè)HP渦輪機(jī)的渦輪增壓器系統(tǒng)中，每個(gè)HP渦輪機(jī)可以構(gòu)造為雙入 口渦輪機(jī)。類(lèi)似地，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，根據(jù)本發(fā)明的渦輪增壓系統(tǒng)可以具有并聯(lián)運(yùn)行的多于一組 的順序連接的渦輪增壓器。例如，大體上如上所述的第一渦輪增壓系統(tǒng)可以從多缸內(nèi)燃機(jī) 的第一組汽缸接收排氣流，如上所述的第二順序渦輪增壓配置可以從該內(nèi)燃機(jī)的第二組汽 缸接收排氣流(每“組”可以包括單個(gè)汽缸)。還將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明不限于兩級(jí)順序渦輪增壓系統(tǒng)，而是可以以包括串聯(lián)連接的 多于兩個(gè)渦輪機(jī)級(jí)的渦輪增壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的渦輪增壓器系統(tǒng)還可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)閥，如圖9中示意性示出的那 樣。排氣制動(dòng)閥53位于第一排氣通道9中。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到的那樣，排氣制 動(dòng)閥53為位于發(fā)動(dòng)機(jī)出口歧管8下游的閥。在某種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件下，閥53可以關(guān)閉，以 限制通過(guò)閥53的流動(dòng)。對(duì)通過(guò)閥53的流動(dòng)的限制抑制來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)出口歧管8的排氣的流 動(dòng)，并且由此由于排氣的壓縮在發(fā)動(dòng)機(jī)歧管8和發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中產(chǎn)生了反壓力。反壓力導(dǎo)致 制動(dòng)力被施加到發(fā)動(dòng)機(jī)3。在圖9中，排氣制動(dòng)閥53示出為位于第一排氣渦輪機(jī)4的上游和與排氣流控制閥 11的進(jìn)氣口 21連通的接頭54的下游?？商鎿Q地，排氣制動(dòng)閥53可以位于接頭54的上游 (以虛線(xiàn)示出，并表示為A)。作為另一種替換，排氣制動(dòng)閥53可以位于第一排氣渦輪機(jī)4 的下游和與排氣流控制閥11的第一出口 22連通的接頭55的上游(以虛線(xiàn)示出，并表示為 B)。作為另一種替換，排氣制動(dòng)閥53可以位于接頭55的下游和第二排氣渦輪機(jī)6的上游(以虛線(xiàn)示出，并表示為C)。作為另一種替換，排氣制動(dòng)閥53可以位于第二排氣渦輪機(jī)6的下游和與排氣流控制閥11的第二出口 23連通的接頭56的上游(以虛線(xiàn)示出，并表示為 D)。作為另一種替換，排氣制動(dòng)閥53可以位于接頭56的下游(以虛線(xiàn)示出，并表示為E)。根據(jù)本發(fā)明，已知的排氣制動(dòng)閥可以用在位置A或E。這種排氣制動(dòng)閥可以屬于本 領(lǐng)域熟知的任何適合的類(lèi)型，并且可以以本領(lǐng)域熟知的任何適合的方式控制和啟動(dòng)。同樣， 省略了用在位置A和B上的排氣制動(dòng)閥的操作的進(jìn)一步討論，這足以說(shuō)明調(diào)整通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī) 制動(dòng)閥的流動(dòng)允許制動(dòng)力施加到將要控制的發(fā)動(dòng)機(jī)3上。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在某些條件下，當(dāng)不 希望將HP渦輪機(jī)4或LP渦輪機(jī)6暴露至高的反壓力時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)閥定位在位置A是 有利的。如果排氣制動(dòng)閥53定位成它在圖9中示出的那樣，或者定位在位置B、C或D上， 則閥53可以與渦輪機(jī)殼體30隔開(kāi)，或者可以與渦輪機(jī)殼體30集成在一起，如圖10所示。 圖10中示出的渦輪機(jī)殼體在結(jié)構(gòu)上非常類(lèi)似于圖3中示出的渦輪機(jī)殼體。同樣地，對(duì)應(yīng)的 特征已經(jīng)用附圖標(biāo)記相應(yīng)地標(biāo)記了。在本發(fā)明在圖10中示出的實(shí)施方式中，排氣制動(dòng)閥53 已經(jīng)定位成使得它與圖9中的位置B—致。排氣制動(dòng)閥53以氣密方式固定在LP進(jìn)氣歧管 36和管道57之間的部分上，排氣制動(dòng)閥53的另一端連接至HP渦輪機(jī)4出口。將會(huì)認(rèn)識(shí) 至IJ，雖然排氣制動(dòng)閥53示意性地位于圖9中的位置B上，但在物理上，排氣制動(dòng)閥可以位于 HP渦輪機(jī)4的出氣口處、LP渦輪機(jī)6的進(jìn)氣口處或位于聯(lián)接HP渦輪機(jī)4的出氣口和LP渦 輪機(jī)6的進(jìn)氣口的管道中(如圖所示)。圖11和12示出了本發(fā)明的與圖10中示出的相同的實(shí)施方式，但為了清楚起見(jiàn)， 切掉了管道57、控制閥套和閥轉(zhuǎn)子19的部分?？梢钥闯?，排氣制動(dòng)閥53包括蝶形片58，其 由致動(dòng)裝置59驅(qū)動(dòng)。致動(dòng)裝置可以電動(dòng)操作、液壓操作、氣動(dòng)操作，或者由任何其它合適的 動(dòng)力源操作。而且，致動(dòng)裝置可以直接地安裝到級(jí)間管道57，直接地安裝到渦輪機(jī)殼體30， 或者可以由支架(未示出)固定。致動(dòng)裝置59的狀態(tài)、以及因此蝶形片58的位置可以由 發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)控制。雖然示出了蝶形排氣制動(dòng)閥53，將會(huì)認(rèn)識(shí)到，可以使用任何適合的閥類(lèi)型，如回轉(zhuǎn) 閥、閘刀式閥或常規(guī)的片狀閥。在該發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行狀態(tài)中，當(dāng)不要求排氣制動(dòng)時(shí)，閥59操作到打開(kāi)位置上， 如圖11所示。當(dāng)閥59位于打開(kāi)位置時(shí)，蝶形片58定向?yàn)槭沟闷浠酒叫杏谕ㄟ^(guò)管道57 的氣流的方向。照這樣，通過(guò)排氣制動(dòng)閥53的流動(dòng)至少基本上未被阻塞。管道57和蝶形 片58的尺寸和形狀可以?xún)?yōu)化，以最小化由于流動(dòng)通路中存在蝶形片58出現(xiàn)的任何流動(dòng)損失。在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣制動(dòng)模式中(其中要求排氣制動(dòng))，閥59操作到關(guān)閉位置，如圖 12所示。當(dāng)閥59處于關(guān)閉位置時(shí)，蝶形片58定位為使其基板橫過(guò)管道57平放。照這樣， 因?yàn)榈纹?7基本上阻擋了管道57，通過(guò)排氣制動(dòng)閥53的流動(dòng)至少基本上被阻止。當(dāng)排氣制動(dòng)閥53位于它的關(guān)閉位置時(shí)，排氣流控制閥11以排氣制動(dòng)模式進(jìn)行操 作，以允許至少一部分排氣流旁路排氣制動(dòng)閥53，由此調(diào)整制動(dòng)力。在已知的排氣制動(dòng)中， 施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力被控制到排氣流動(dòng)由排氣制動(dòng)閥限制的程度。排氣流動(dòng)的限制越 大，制動(dòng)力越大。結(jié)果，排氣制動(dòng)閥必須能夠改變它對(duì)排氣流動(dòng)提供的限制。由于它們要求 穩(wěn)健的性質(zhì)以及控制和操作的復(fù)雜，這種排氣制動(dòng)閥傾向于較重。相反，所提出的發(fā)明的排氣制動(dòng)閥53僅需要在打開(kāi)和關(guān)閉位置上進(jìn)行操作。排氣制動(dòng)閥53不需要改變其所提供的 排氣流動(dòng)的限制。相反，排氣制動(dòng)閥53關(guān)閉并且通過(guò)使用排氣流控制閥11控制施加至發(fā) 動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力，以調(diào)整允許旁路排氣制動(dòng)閥53的排氣流的量。以這種方式，與已知的排氣 制動(dòng)閥相比，所提出的發(fā)明的排氣制動(dòng)閥53可以具有簡(jiǎn)單的控制要求，且較小、較輕。通過(guò)調(diào)整通過(guò)排氣流控制閥11的進(jìn)氣口 21、排氣流控制閥11的第一排出口 22、 以及排氣流控制閥11的第二排出口 23中任意一個(gè)的排氣流，實(shí)現(xiàn)對(duì)允許旁路排氣制動(dòng)閥 53的排氣流的量的調(diào)整。這是通過(guò)如上所述的控制排氣控制閥轉(zhuǎn)子19的位置實(shí)現(xiàn)的。在本發(fā)明在圖12中示出的實(shí)施方式中(其中排氣制動(dòng)閥位于關(guān)閉位置)，因?yàn)榈?形片58基本上阻擋管道57，從HP渦輪機(jī)4經(jīng)由管道57到達(dá)LP渦輪機(jī)6的排氣流基本上 被阻止。在這種情況中，排氣流控制閥11以排氣制動(dòng)模式進(jìn)行操作。如下文進(jìn)一步描述的 那樣，通過(guò)控制哪個(gè)端口在排氣流控制閥11內(nèi)打開(kāi)以及打開(kāi)到何種程度，排氣流控制閥轉(zhuǎn) 子19的位置可以調(diào)整旁路排氣制動(dòng)閥53的排氣量。如圖12所示，轉(zhuǎn)子位于完全封閉端口 23并基本上封閉端口 22的位置上。當(dāng)轉(zhuǎn)子19位于該位置上時(shí)，由于端口 22被轉(zhuǎn)子19大 致地關(guān)閉，從第一排氣通道9經(jīng)由歧管33、旁路通路12a，閥11和旁路通路12b到達(dá)LP渦 輪機(jī)6的排氣流基本上被限制。采用基本上受限的旁路流，則施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣制動(dòng)力 相對(duì)較高。如果轉(zhuǎn)子19如圖12中可見(jiàn)看見(jiàn)的那樣逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，端口 22將變?yōu)榛旧洗蜷_(kāi) 同時(shí)端口 23保持封閉。在這種情況中，從第一排氣通道9經(jīng)由歧管33、旁路通路12a，閥11 和旁路通路12b到達(dá)LP渦輪機(jī)6的排氣流基本上不受限制。同樣地，排氣可以旁路排氣制 動(dòng)閥53，并且因而施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的制動(dòng)力相對(duì)較低。以這種方式，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子19控制端 口 22被封閉/打開(kāi)的程度，能夠調(diào)整可以旁路排氣制動(dòng)閥53的排氣量，并且由此控制施加 至發(fā)動(dòng)機(jī)3的制動(dòng)力。以下參照?qǐng)D13a至圖13e描述處于排氣制動(dòng)模式的排氣流控制閥11的示例性操 作模式。首先參照?qǐng)D13a，其圖示閥轉(zhuǎn)子19的位置，其中第一排出口 22和第二排出口 23都 被閥轉(zhuǎn)子19關(guān)閉。當(dāng)轉(zhuǎn)子19位于這種位置時(shí)，沒(méi)有排氣可以流過(guò)排氣流控制閥11，由此沒(méi) 有排氣可以旁路排氣制動(dòng)閥53。轉(zhuǎn)子19在這種情況中的定位適合要求最大排氣制動(dòng)時(shí)。 排氣流控制閥11的這種操作模式將以相同的方式起作用，而不管排氣制動(dòng)閥53是否如它 在圖9中設(shè)置的那樣，或者是否位于位置B、C或D中的任何一個(gè)上。圖13b示出了旋轉(zhuǎn)至其中端口 22完全打開(kāi)而端口 23保持封閉的位置上的閥轉(zhuǎn)子 19。通過(guò)控制閥轉(zhuǎn)子19在圖13a和13b中示出的兩個(gè)位置之間的位置，根據(jù)本發(fā)明，能夠 調(diào)整通過(guò)旁路氣路12a/12b的排氣制動(dòng)閥53旁路氣流。如果發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)閥位于它在圖9 中的位置或位于位置B上，排氣流控制閥11的這種操作模式將用來(lái)控制施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā) 動(dòng)機(jī)制動(dòng)力。圖13c示出了旋轉(zhuǎn)至其中端口 22完全打開(kāi)而端口 23部分打開(kāi)的位置上的閥轉(zhuǎn)子 19。通過(guò)控制閥轉(zhuǎn)子19在圖13a和13b中示出的兩個(gè)位置之間的位置，根據(jù)本發(fā)明，能夠 調(diào)整流過(guò)旁路通路12a /12c的排氣量。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，旁路通路12c的橫截 面積比12b的橫截面積小很多。在這種情況中，因?yàn)檩^大的端口 22完全打開(kāi)，大部分氣體 將流過(guò)端口 22，控制轉(zhuǎn)子19的精確位置以改變端口打開(kāi)的程度將具有很少的影響。在這種 情況中，如果排氣制動(dòng)閥53設(shè)置為如它在圖9中那樣或位于位置B，由于端口 22完全打開(kāi)的事實(shí)，通過(guò)旁路通路12a/12b的最大排氣流將出現(xiàn)，由此導(dǎo)致排氣制動(dòng)閥53的最大旁路和因此最小的排氣制動(dòng)力。將會(huì)認(rèn)識(shí)到，如果排氣制動(dòng)閥53位于位置C或D上，并且如果 旁路通路12c的截面足夠大，也可以以與上述方式類(lèi)似的方式調(diào)整通過(guò)旁路氣路12a/12c 的排氣制動(dòng)閥53旁路氣流。圖13d示出了旋轉(zhuǎn)至其中端口 22和23都完全打開(kāi)但端口 21部分地封閉的位置 上的閥轉(zhuǎn)子19。通過(guò)控制閥轉(zhuǎn)子19在圖13c和13d中示出的兩個(gè)位置之間的位置，根據(jù)本 發(fā)明，能夠調(diào)整通過(guò)旁路氣路12a/12b和12a/12c的排氣制動(dòng)閥53旁路氣流。端口 21封 閉的越多，對(duì)旁路通路12a/12b和12a/12c的限制越大，因此可以旁路排氣制動(dòng)閥53的排 氣越少，導(dǎo)致排氣制動(dòng)力越大。如果發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)閥53設(shè)置為如它在圖9中的那樣或位于位 置B、C和D中的任何一個(gè)位置上，排氣流控制閥11這種操作模式將用來(lái)控制施加至發(fā)動(dòng)機(jī) 的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力。圖13e示出了旋轉(zhuǎn)至其中端口 21完全打開(kāi)而端口 22完全封閉且端口部分封閉的 位置上的閥轉(zhuǎn)子19。通過(guò)控制閥轉(zhuǎn)子19在圖13d和13e中示出的兩個(gè)位置之間的位置，根 據(jù)本發(fā)明，能夠調(diào)整通過(guò)旁路氣路12a/12c的排氣制動(dòng)閥53旁路氣流。端口 23封閉的越 多，對(duì)旁路通路12a/12c的限制越大，因此可以通過(guò)排氣制動(dòng)閥53的排氣越少，導(dǎo)致排氣制 動(dòng)力越大。如果發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)閥53位于位置C和D上，并且如果旁路流動(dòng)通路12c的截面足 夠大以容納大致旁路排氣流，則排氣流控制閥11的這種操作模式可以用來(lái)控制施加至發(fā) 動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力。如上所述的本發(fā)明的其它應(yīng)用和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將會(huì)是明顯的。
權(quán)利要求
一種渦輪增壓器系統(tǒng)，包括相對(duì)小的第一渦輪增壓器；相對(duì)大的第二渦輪增壓器；所述第一渦輪增壓器包括位于第一排氣通道中的第一排氣渦輪機(jī)；所述第二渦輪增壓器包括位于所述第一渦輪機(jī)下游的所述第一排氣通道中的第二排氣渦輪機(jī)；排氣流控制閥，所述排氣流控制閥包括進(jìn)氣口，在所述第一渦輪機(jī)上游與所述第一排氣通道連通；第一排出口，在所述第一渦輪機(jī)下游但在所述第二渦輪機(jī)上游與所述第一排氣通道連通；第二排出口，在所述第二渦輪機(jī)的下游與所述第一排氣通道連通；其中，所述閥可操作以選擇性地允許或阻塞通過(guò)所述第一排出口和第二排出口的流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述閥能夠在下述模式中操作用來(lái) 阻塞通過(guò)所述第一排出口和第二排出口兩者的流動(dòng)的第一模式、其中允許流動(dòng)通過(guò)所述第 一排出口以允許至少一部分排氣流單獨(dú)旁路所述第一渦輪機(jī)的第二模式、以及其中允許流 動(dòng)通過(guò)所述第二排出口以允許至少一部分排氣流旁路所述第一渦輪機(jī)和第二渦輪機(jī)兩者 的第三模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，在所述第三模式中，允許排氣流通過(guò) 所述第一排出口和第二排出口兩者。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，當(dāng)以所述第二模式操作時(shí)，所述 第一排出口至少部分地未被阻塞，且所述第二排出口被完全阻塞。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，當(dāng)以所述第三模式操 作時(shí)，所述第一排出口完全未被阻塞，且所述第二排出口至少部分未被阻塞。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，當(dāng)以所述第三模式操作時(shí)，所述第二 排出口完全未被阻塞。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，在所述第一、第二和 第三模式中的每一種模式中，所述進(jìn)氣口都至少基本上未被阻塞。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣流控制閥為 包括閥轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)閥，所述閥轉(zhuǎn)子能夠圍繞閥軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)以選擇性地阻塞或不阻塞所述第一 排出口和第二排出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述閥轉(zhuǎn)子能夠在第一位置、第二位 置和第三位置之間旋轉(zhuǎn)，其中在所述第一位置上，第一排出口和排出口完全被阻塞，在所述 第二位置上，所述第一排出口未被阻塞且所述第二排出口完全被阻塞，在所述第三位置上， 所述第一排出口未被阻塞且所述第二排出口至少部分未被阻塞。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述轉(zhuǎn)子位于所述第三位置上 時(shí)，所述第二排出口完全未被阻塞。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述轉(zhuǎn)子能夠選擇地定位在所 述第一位置和第二位置之間的多個(gè)位置上。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述閥轉(zhuǎn)子能夠選 擇地定位在所述第二位置和第三位置之間的多個(gè)位置上。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述閥轉(zhuǎn)子能夠選 擇地定位在所述第一位置、第二位置和第三位置之間的任意位置上。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述第二端口具有比 所述進(jìn)氣口或第一排出口小的最大流動(dòng)面積。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述進(jìn)氣口與排氣旁 路流動(dòng)通路的第一部分連通，所述第一部分與第一渦輪機(jī)上游的第一排氣通道連通；所述 第一排出口與所述排氣旁路流動(dòng)通路的第二部分連通，所述第二部分與在第一渦輪機(jī)和第 二渦輪機(jī)之間與所述第一排氣通道連通；并且所述第二排出口與所述排氣旁路流動(dòng)通路的 第三部分連通，所述第三部分與所述第二渦輪機(jī)下游的所述第一排氣通道連通。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣旁路通路的所述第三部 分尺寸形成為在所述第一閥排出口和第二閥排出口兩者完全未被阻塞時(shí)僅流過(guò)全部排氣 流中的一部分。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述閥封裝在所述第二 渦輪機(jī)的殼體內(nèi)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，還包括位于所述第一排氣通 道中的排氣制動(dòng)閥。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣制動(dòng)閥能夠在打開(kāi)位置 和關(guān)閉位置之間活動(dòng)，在所述打開(kāi)位置上，通過(guò)所述排氣制動(dòng)閥的流動(dòng)至少基本上未被阻 塞，在所述關(guān)閉位置上，通過(guò)所述排氣制動(dòng)閥的流動(dòng)至少基本上被阻止。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣制動(dòng)閥位于所述第 一排氣渦輪機(jī)的上游和與所述排氣流控制閥的進(jìn)氣口連通的接頭的下游。
21.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣制動(dòng)閥位于所述第 一排氣渦輪機(jī)的下游和與所述排氣流控制閥的第二排出口連通的接頭的上游。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣制動(dòng)閥位于與所述排氣 流控制閥的第一排出口連通的接頭的上游。
23.一種操作根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)的方法，該方法包 括下述步驟(i)以第一模式操作所述排氣流控制閥，以將所有的排氣流傳遞通過(guò)所述第一渦輪機(jī)；( )以第二模式操作所述排氣流控制閥，以允許至少一部分排氣流旁路所述第一渦輪 機(jī)；以及(iii)以第三模式操作所述排氣流控制閥，以允許排氣流旁路所述第一渦輪機(jī)，并且還 允許至少一部分排氣流旁路所述第二渦輪機(jī)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述排氣流控制閥在所述第二模式中被操作 以調(diào)整允許旁路所述第一渦輪機(jī)的排氣流的量。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的方法，其中，所述排氣流控制閥在所述第三模式中被 操作以控制由所述第二渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述排氣流控制閥在所述第三模式中被操作 以在由所述第二渦輪增壓器產(chǎn)生的所述增壓到達(dá)預(yù)定極限時(shí)允許排氣流旁路所述第二渦 輪機(jī)。
27.根據(jù)權(quán)利要求23至26中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述排氣流控制閥在所述第 三模式中被操作以控制所述第二渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)速度。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，在所述第二渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到預(yù)定 極限時(shí)，所述排氣流控制閥在所述第三模式下操作。
29.一種操作根據(jù)權(quán)利要求23至28中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)的方法，其中所 述渦輪增壓器系統(tǒng)具有權(quán)利要求18至22中任一項(xiàng)的技術(shù)特征，該方法包括下述步驟(i)關(guān)閉所述排氣制動(dòng)閥，以至少基本上阻止通過(guò)所述排氣制動(dòng)閥的流動(dòng)；以及 ( )在排氣制動(dòng)模式下操作排氣流控制閥，以允許至少一部分排氣流旁路所述排氣制 動(dòng)閥。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中，通過(guò)調(diào)整通過(guò)下述部件中的任何一個(gè)的排氣 流來(lái)操作所述排氣流控制閥，以調(diào)整允許旁路排氣制動(dòng)閥的排氣流的量(i)所述排氣流控制閥的進(jìn)氣口 ； ( )所述排氣流控制閥的第一排出口 ；和 (iii)所述排氣流控制閥的第二排出口。
31.一種渦輪增壓器系統(tǒng)，包括 相對(duì)小的第一渦輪增壓器； 相對(duì)大的第二渦輪增壓器；所述第一渦輪增壓器包括位于第一排氣通道中的第一排氣渦輪機(jī)； 所述第二渦輪增壓器包括所述第一渦輪機(jī)下游的位于所述第一排氣通道中的第二排 氣渦輪機(jī)；旁路氣體通道，在所述第一渦輪機(jī)上游的第一接頭處和所述第一渦輪機(jī)下游的第二接 頭處與所述第一排氣通道連通；排氣流控制閥，位于所述旁路通道中；其中，所述排氣流控制閥能夠被操作以選擇性地允許或阻塞通過(guò)所述旁路氣體通道的 流動(dòng)；該渦輪增壓器系統(tǒng)還包括位于所述第一接頭和第二接頭之間的所述第一排氣通道中 的排氣制動(dòng)閥。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣制動(dòng)閥位于所述第一接 頭和所述第一渦輪增壓器之間。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的渦輪增壓器系統(tǒng)，其中，所述排氣制動(dòng)閥位于所述第一渦 輪增壓器和所述第二接頭之間。
34.一種操作根據(jù)權(quán)利要求31至33中的任一項(xiàng)所述的渦輪增壓器系統(tǒng)的方法，該方法 包括下述步驟在排氣制動(dòng)模式下操作渦輪增壓器系統(tǒng)，在所述排氣制動(dòng)模式中所述排氣制動(dòng)閥關(guān)閉 以至少基本上阻塞通過(guò)所述第一通道的流動(dòng)，并且所述排氣流控制閥被操作以控制通過(guò)旁 路氣體通道的流動(dòng)，以調(diào)整制動(dòng)力。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種渦輪增壓器系統(tǒng)，包括串聯(lián)連接的第一相對(duì)小的渦輪增壓器和第二相對(duì)大的渦輪增壓器以及排氣流控制閥。排氣流控制閥具有進(jìn)氣口，在第一渦輪機(jī)上游與排氣流連通；第一排出口，在第一渦輪機(jī)下游但是第二渦輪機(jī)上游與排氣流連通；第二排出口，在第二渦輪機(jī)的下游與排氣流連通。閥可操以選擇性地允許或阻塞通過(guò)第一排出口和第二排出口的流動(dòng)。
文檔編號(hào)F02B37/013GK101849089SQ200880114582
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日
發(fā)明者史蒂文·加勒特, 李·J·魯賓遜, 歐文·阿利斯泰爾·賴(lài)德, 詹姆士·A·麥克伊萬(wàn) 申請(qǐng)人:康明斯渦輪增壓技術(shù)有限公司