背景技術(shù)：

渦輪增壓器是結(jié)合內(nèi)燃機使用的一種強制進氣系統(tǒng)。渦輪增壓器通常包括連接至發(fā)動機的排氣歧管的渦輪殼體、連接至發(fā)動機的進氣歧管的壓縮機殼體，以及將渦輪殼體與壓縮機殼體聯(lián)接在一起的居中軸承殼體。渦輪殼體中的渦輪葉輪通過從排氣歧管供應的排氣流入而可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動?？尚D(zhuǎn)地支撐在軸承殼體中的軸將渦輪葉輪連接至壓縮機殼體中的壓縮機葉輪使得渦輪葉輪的旋轉(zhuǎn)引起壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)。當壓縮機葉輪旋轉(zhuǎn)時，其增大經(jīng)由發(fā)動機的進氣歧管輸送至發(fā)動機的汽缸的空氣質(zhì)量流速、空氣流密度和空氣壓力。

渦輪增壓器將壓縮的空氣輸送至發(fā)動機的進氣口，允許燃燒更多燃料，因此提升發(fā)動機的馬力但不顯著增大發(fā)動機重量。因此，渦輪增壓器允許使用較小發(fā)動機，其與較大的自然吸氣發(fā)動機形成相同大小的馬力。使用車輛中的較小發(fā)動機具有降低車輛質(zhì)量、提高性能以及增強燃料經(jīng)濟性的所需效果。另外，使用渦輪增壓器允許更完整地燃燒被輸送至發(fā)動機的燃料，從而減少非所需排放。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在某些方面中，一種配置成連接至發(fā)動機的渦輪增壓器包括渦輪部分。該渦輪部分包括渦輪葉輪以及渦輪殼體，該渦輪殼體封閉渦輪葉輪并且限定排氣入口、排氣出口、設置在排氣入口與渦輪葉輪之間的第一渦輪蝸殼以及設置在排氣入口與渦輪葉輪之間的第二渦輪蝸殼。第一和第二渦輪蝸殼由分隔壁分開。該渦輪部分包括旁路通道，其允許排氣入口與排氣出口之間連通并且繞過渦輪葉輪、第一閥、第二閥以及閥軸，該第一閥配置成控制通過與該第二渦輪蝸殼連通的第一孔口的流量，該第二閥配置成控制通過與該旁路通道連通的第二孔口的流量，該閥軸包括旋轉(zhuǎn)軸線。該閥軸連接至第一閥和第二閥這兩者并且由致動器驅(qū)動以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，使得該第一閥和該第二閥可各自在閉合位置與開啟位置之間選擇性地移動，且開啟第一閥和第二閥的時間序列順序是可選擇的。

該渦輪增壓器可以包括以下一個或多個特征：第一閥與第二閥在不同時間開啟。第一閥和第二閥是旋轉(zhuǎn)閥。該排氣入口包括具有第一凸緣開口和第二凸緣開口的入口凸緣、在第一凸緣開口與第一渦輪蝸殼延伸的第一通道、在第二凸緣開口與第二渦輪蝸殼之間延伸的第二通道，以及閥殼體，其設置在排氣入口中介于入口凸緣與第一和第二渦輪蝸殼之間。該閥殼體包括具有第一孔口和第三孔口的連接腔室，該第一孔口連接該連接腔室和該第二通道，且該第三孔口連接該連接腔室和該第一通道。該閥殼體包括與該旁路通道連通的廢氣門腔室，該廢氣門腔室包括第二孔口和第四孔口，該第二孔口連接該廢氣門腔室和該第一通道，且該第四孔口連接該廢氣門腔室和該第二通道。該第一閥配置成控制通過該第一孔口和該第三孔口的流量，且該第二閥配置成控制通過該第二孔口和該第四孔口的流量。該連接腔室和該廢氣門腔室設置在該排氣入口的相對側(cè)上。當該第一閥在開啟位置中時，該第一通道經(jīng)由該連接腔室與該第二通道連通。

另外，該渦輪增壓器可以包括以下一個或多個附加特征：該排氣入口包括具有凸緣開口的入口凸緣、在該凸緣開口與該第一渦輪蝸殼之間延伸的第一通道、與該第二渦輪蝸殼連通的第二通道，以及閥殼體，其設置在該排氣入口中介于該入口凸緣與該第一和第二渦輪蝸殼之間。該閥殼體包括與該第二通道連通的連接腔室以及與該旁路通道連通的廢氣門腔室，該連接腔室包括連接該連接腔室和該凸緣開口的第一孔口，該廢氣門腔室經(jīng)由該第二閥的閥開口與該連接腔室連通。當該第一閥在開啟位置中且該第二閥在該閉合位置中時，該第二通道與該凸緣開口連通，且流過該凸緣開口的氣體的一部分可經(jīng)由該第二通道流至該第二渦輪蝸殼。當該第一閥在開啟位置中且該第二閥在開啟位置中時，流過該凸緣開口的氣體的一部分經(jīng)由該第一孔口和該第二孔口改向至該旁路通道。另外，當該第一閥和該第二閥在閉合位置中時，流過該凸緣開口的所有氣體被引導至該第一通道。

在某些方面中，一種配置成連接至發(fā)動機的渦輪增壓器包括渦輪部分，其包括渦輪葉輪和封閉該渦輪葉輪的渦輪殼體。該渦輪殼體限定排氣入口、排氣出口、設置在排氣入口與渦輪葉輪之間的第一渦輪蝸殼以及設置在排氣入口與渦輪葉輪之間的第二渦輪蝸殼。第一和第二渦輪蝸殼由分隔壁分開。該排氣入口包括具有第一凸緣開口和第二凸緣開口的入口凸緣、在第一凸緣開口與第一渦輪蝸殼延伸的第一通道、在第二凸緣開口與第二渦輪蝸殼之間延伸的第二通道，以及閥殼體，其設置在排氣入口中介于入口凸緣與第一和第二渦輪蝸殼之間。該閥殼體包括與該第二通道連通的第一和第二連接孔口，以及廢氣門腔室，其具有與該第一通道連通的第一廢氣門孔口和與該第二通道連通的第二廢氣門孔口。該閥殼體包括第一閥，其配置成控制通過該第一連接孔口和該第二連接孔口的流量的第一閥；第二閥，其配置成控制通過該第一廢氣門孔口和該第二廢氣門孔口的流量；以及包括旋轉(zhuǎn)軸線的閥軸。該閥軸連接至第一閥和第二閥這兩者并且由致動器驅(qū)動以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，使得該第一閥和該第二閥可各自在閉合位置與開啟位置之間選擇性地移動，且該第一閥和該第二閥的開啟的時間序列順序是可選擇的。

該渦輪增壓器可以包括以下一個或多個特征：該廢氣門腔室包括與該排氣出口連通的第三廢氣門孔口。該連接腔室和該廢氣門腔室設置在該排氣入口的相對側(cè)上。當該第一閥在開啟位置中時，該第一通道經(jīng)由該連接腔室與該第二通道連通。

在某些方面中，一種配置成連接至發(fā)動機的渦輪增壓器包括渦輪部分。該渦輪部分包括渦輪葉輪和封閉該渦輪葉輪的渦輪殼體。該渦輪殼體限定排氣入口、排氣出口、設置在排氣入口與渦輪葉輪之間的第一渦輪蝸殼以及設置在排氣入口與渦輪葉輪之間的第二渦輪蝸殼。第一和第二渦輪蝸殼由分隔壁分開。該排氣入口包括具有凸緣開口的入口凸緣、在凸緣開口與第一渦輪蝸殼延伸的第一通道、與該第二渦輪蝸殼連通的第二通道，以及閥殼體，其設置在排氣入口中介于該入口凸緣與第一和第二渦輪蝸殼之間。該閥殼體包括連接腔室，其具有與凸緣開口連通的第一連接孔口以及與該第二通道連通的第二連接孔口。該閥殼體包括廢氣門腔室，其具有與該連接腔室連通的第一廢氣門孔口和與該排氣出口連通的第二廢氣門孔口。該閥殼體還包括第一閥，其配置成控制通過該第一連接孔口的流量；第二閥，其配置成控制通過該第一廢氣門孔口的流量；以及包括旋轉(zhuǎn)軸線的閥軸，該閥軸連接至該第一閥和該第二閥這兩者。該閥軸由致動器驅(qū)動以繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，使得該第一閥和該第二閥可各自在閉合位置與開啟位置之間選擇性地移動，且該第一閥和該第二閥的開啟的時間序列順序是可選擇的。

該渦輪增壓器可以包括以下一個或多個特征：該第二連接孔口和該第二廢氣門孔口沒有閥。當該第一閥在開啟位置中且該第二閥在該閉合位置中時，該第二通道與該凸緣開口連通，且流過該凸緣開口的氣體的一部分可經(jīng)由該第二通道流至該第二渦輪蝸殼。當該第一閥在開啟位置中且該第二閥在開啟位置中時，流過該凸緣開口的氣體的一部分經(jīng)由該第一連接孔口和該第二孔口改向至該旁路通道；以及該第二廢氣門孔口。當該第一閥和該第二閥在閉合位置中時，流過該凸緣開口的所有氣體被引導至該第一通道。

在某些方面中，一種配置成連接至發(fā)動機的渦輪增壓器包括渦輪級和壓縮機級。該渦輪級包括渦輪葉輪和封閉該渦輪葉輪的渦輪殼體。該渦輪殼體限定設置在該排氣入口與該渦輪葉輪之間的雙渦卷蝸殼，以及旁路通道，其允許該排氣入口與排氣出口之間的連通并且繞過該渦輪葉輪。該渦輪級進一步包括設置在該排氣入口中的閥組件。該閥組件包括第一閥，其配置成控制通過與一個渦輪蝸殼連通的第一孔口的流量；和第二閥，其配置成控制通過與該旁路通道連通的第二孔口的流量。該閥組件包括連接至該第一閥和該第二閥這兩者的閥軸，且該閥軸由致動器旋轉(zhuǎn)，使得該第一閥和該第二閥可各自在閉合位置與開啟位置之間選擇性地移動，且該第一閥和該第二閥的開啟的時間序列順序是可選擇的。通過此配置，該第一閥可在該第二閥之前或之后開啟，且這兩個閥是由單個致動器操作。

在一個示例性實施例中，該閥組件配置成允許該渦輪級在單渦卷操作與雙渦卷操作之間切換，并同時在需要時提供廢氣門功能性。具體地，當該閥組件在第一閥配置中時，該雙渦卷蝸殼的一個渦卷閉合且該渦輪部分操作為單渦卷渦輪。這允許排氣流路由通過單個蝸殼，允許該渦輪級以其一半潛在大小運作，從而減少提供增壓所需要的時間。這在低發(fā)動機速度(rpm)、低發(fā)動機負荷(bmep)或例如歸因于汽缸停用引起的汽缸排量減少期間是有利的，其中排氣流相對較少。當該閥組件在第二閥配置中時，允許排氣流至該雙渦卷蝸殼的這兩個渦卷。因此，該第二蝸殼以較高發(fā)動機速度開啟以適應與較高發(fā)動機速度相關(guān)聯(lián)的增大的排氣流速。當該閥組件在第三閥配置中時，允許排氣流至該雙渦卷蝸殼的這兩個渦卷，且該排氣流的一部分改向至旁路通道，由此防止旋轉(zhuǎn)組件過速旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)組件包括渦輪葉輪、該壓縮機葉輪和該連接軸。

在另一個示例性實施例中，該閥組件配置成允許該渦輪級在雙渦卷操作(twinscrolloperation、doublescrolloperation)和廢氣門雙渦卷操作之間切換。具體地，當該閥組件在第一閥組件中時，防止該雙渦卷蝸殼的第一渦卷與該雙渦卷蝸殼的第二渦卷連通，且該渦輪部分操作為常規(guī)的雙渦卷蝸殼。在此配置中，燃燒汽缸的排氣脈沖在渦卷之間是分開的，在低發(fā)動機速度下提供較高渦輪效率。當該閥組件在第二閥配置中時，允許該雙渦卷蝸殼的第一渦卷與該雙渦卷蝸殼的第二渦卷連通，產(chǎn)生單渦卷操作。這在高發(fā)動機速度下是有利的，在高發(fā)動機速度期間，該渦輪殼體中生成大的脈沖壓力。因為該第一渦卷和該第二渦卷連通，所以氣體可在這兩個渦卷之間流動，允許渦卷內(nèi)進行壓力釋放。當該閥組件在第三閥配置中時，不允許該雙渦卷蝸殼的第一渦卷與該雙渦卷蝸殼的第二渦卷連通，產(chǎn)生雙渦卷操作。另外，來自每個渦卷的排氣流的一部分改向至旁路通道，由此防止該旋轉(zhuǎn)組件過速旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)組件包括該渦輪葉輪、該壓縮機葉輪和該連接軸。

在這兩個示例性實施例中，兩個閥是由公共旋轉(zhuǎn)閥軸驅(qū)動，并且因此由單個致動器驅(qū)動，造成制造成本降低和減小渦輪增壓器的整體大小。

下文參考在附圖中所示的本發(fā)明的實施例解釋用于實行本發(fā)明的模式。根據(jù)下文結(jié)合附圖呈現(xiàn)的本發(fā)明的實施例的詳細描述將明白本發(fā)明的上述目的、其它目的、特性和優(yōu)點。

附圖說明

圖1是包括設置在渦輪部分排氣入口中的閥組件的排氣渦輪增壓器的示意圖。

圖2是包括圖1的閥組件的渦輪部分的側(cè)透視圖。

圖3是包括圖1的閥組件的渦輪部分的端部透視圖。

圖4是圖1中與渦輪部分隔離的閥組件的前透視圖。

圖5是圖1中與渦輪部分隔離的閥組件的后透視圖。

圖6是圖1中與渦輪部分隔離并且為了清楚起見省略閥座的閥組件的前透視圖。

圖7是圖1中與渦輪部分隔離并且為了清楚起見省略閥座的閥組件的后透視圖。

圖8是圖1的閥組件的排氣入口和閥殼體的截面視圖。

圖9是圖1的閥組件的排氣入口和閥殼體的另一個截面視圖。

圖10是對于各個閥軸旋轉(zhuǎn)操作用于圖1的閥組件的第一和第二閥這兩者的閥體和閥座的相對定向的示意圖。

圖11是對于圖1的閥組件的第一定向穿過渦輪部分(以虛線示出)的排氣流路徑的圖示。

圖12是對于圖1的閥組件的第二定向穿過渦輪部分(以虛線示出)的排氣流路徑的圖示。

圖13是對于圖1的閥組件的第三定向穿過渦輪部分(以虛線示出)的排氣流路徑的圖示。

圖14是包括替代性實施例閥組件并且為了清楚起見省略閥殼體端蓋的渦輪部分的側(cè)透視圖。

圖15是包括圖14的閥組件并且為了清楚起見省略閥殼體端蓋的渦輪部分的端部透視圖。

圖16是圖14中與渦輪部分隔離的閥組件的后透視圖。

圖17是圖14中與渦輪部分隔離的閥組件的前透視圖。

圖18是圖14中與渦輪部分隔離的閥組件并且為了清楚起見省略閥座的后透視圖。

圖19是圖14中與渦輪部分隔離并且為了清楚起見省略閥座的閥組件的前透視圖。

圖20是圖14的閥組件的排氣入口和閥殼體的截面視圖。

圖21是圖14的閥組件的排氣入口和閥殼體的另一個截面視圖，其說明形成在閥殼體中的某些閥孔口。

圖22是圖14的閥組件的排氣入口和閥殼體的又一截面視圖，其說明形成在閥殼體中的其它閥孔口。

圖23是對于各個閥軸旋轉(zhuǎn)操作用于圖14的閥組件的第一和第二閥這兩者的閥體和閥座的相對定向的示意圖。

圖24是對于圖14的閥組件的第一定向穿過渦輪部分(以虛線示出)的排氣流路徑的圖示。

圖25是對于圖14的閥組件的第二定向穿過渦輪部分(以虛線示出)的排氣流路徑的圖示。

圖26是對于圖14的閥組件的第三定向穿過渦輪部分(以虛線示出)的排氣流路徑的圖示。

具體實施方式

參考圖1至3，排氣渦輪增壓器1包括壓縮機部分10、渦輪部分20以及軸承殼體8，其設置在壓縮機部分10與渦輪部分20之間并且將壓縮機部分10連接至渦輪部分20。渦輪部分20包括渦輪殼體22，其限定排氣入口24、排氣出口28以及雙渦卷蝸殼26，該雙渦卷蝸殼設置在排氣入口24與排氣出口28之間的流體路徑中。雙渦卷蝸殼22包括第一渦輪蝸殼26a和經(jīng)由壁34與第一渦輪蝸殼分開的第二渦輪蝸殼26b。渦輪葉輪30設置在渦輪殼體22中介于第一渦輪蝸殼26a和第二渦輪蝸殼26b與排氣出口28之間。渦輪部分20包括旁路通道56和閥組件40，該旁路通道將排氣入口24連接至排氣出口28并同時繞過渦輪葉輪30，該閥組件配置成控制通過旁路通道56的排氣流。另外，渦輪殼體22包括環(huán)形連接凸緣32，其用于經(jīng)由螺栓或v帶(未示出)將渦輪部分20聯(lián)結(jié)至軸承殼體8。

渦輪增壓器軸2連接至渦輪葉輪30、可旋轉(zhuǎn)地支撐在軸承殼體8內(nèi)，并且延伸至壓縮機部分10中。壓縮機部分10包括壓縮機殼體12，其限定進氣口16、出氣口18以及壓縮機蝸殼19。壓縮機葉輪14設置在壓縮機殼體12中介于進氣口16與壓縮機蝸殼19之間。壓縮機葉輪14連接至渦輪增壓器軸2并且由其驅(qū)動。

在使用中，渦輪殼體22中的渦輪葉輪30通過從發(fā)動機的排氣歧管供應的排氣流入而可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。因為渦輪增壓器軸2可旋轉(zhuǎn)地支撐在軸承殼體8中并且將渦輪葉輪30連接至壓縮機殼體12中的壓縮機葉輪14，所以渦輪葉輪30的旋轉(zhuǎn)引起壓縮機葉輪14的旋轉(zhuǎn)。當壓縮機葉輪14旋轉(zhuǎn)時，其增大經(jīng)由來自壓縮機出氣口18的流出物輸送至發(fā)動機的汽缸的空氣質(zhì)量流速、空氣流密度和空氣壓力，該出口氣連接至發(fā)動機的進氣歧管。

在渦輪增壓器1中，輸送至渦輪葉輪30的排氣的量經(jīng)由閥組件40控制以保證壓縮機部分10在如下文進一步討論的發(fā)動機操作速度的整個范圍內(nèi)產(chǎn)生適當?shù)脑鰤?。閥組件40支撐在閥殼體42內(nèi)，該閥殼體設置在排氣入口24中介于入口凸緣25與第一渦輪蝸殼26a和第二渦輪蝸殼26b之間。

參考圖4至7，閥組件40包括閥軸44、設置在閥軸44的端部45a上的第一閥60以及第二閥80，該第二閥設置在軸44上的與第一閥60稍微間隔開的位置處。第一閥60和第二閥80中的每一個均包括閥體61、81，其相對于閥座71、91移動以將閥60、80開啟和閉合。第一閥60和第二閥80是旋轉(zhuǎn)閥。如本文所使用，術(shù)語旋轉(zhuǎn)閥是指閥軸44直接固定至閥體61、81并且以垂直于閥體61、81的面朝閥座的表面62、82的方向延伸的閥。當閥軸44繞其縱向軸線46旋轉(zhuǎn)時，閥體61、81繞軸的縱向軸線46旋轉(zhuǎn)，使得閥體61、81保持平行于閥座71、91并且相對于其旋轉(zhuǎn)地滑動。

第一閥體61和第二閥體81在以下方面是類似的：各自是具有圓形輪廓(圖6和7)的剛性、薄的、盤狀構(gòu)件。第一閥體61和第二閥體81中的每一個均包括中心開口64、84，其接納閥軸44并且固定至該閥軸。具體地，第一閥體61和第二閥體81經(jīng)由相應的中心開口64、84(例如，經(jīng)由按壓配合、花鍵配合或其它常規(guī)的連接方法)連接至閥軸44。第一閥體61包括兩個閥開口65、66。第一閥體61的閥開口65、66設置在軸44的相對側(cè)上并且具有扇形(例如，截頭扇形)。第二閥體81包括具有扇形的單個閥開口85。當?shù)谝婚y體61和第二閥體81與軸44組裝時，第二閥體閥開口85與一個第一閥體閥開口(例如，閥開口65)縱向地對準。

第一閥座71和第二閥座91在以下方面是類似的：各自是具有圓形輪廓(圖4和5)的剛性、薄的盤狀構(gòu)件，其的直徑稍微大于其相應的閥體61、81。第一閥座71和第二閥座91中的每一個包括中心開口74、94，其接納從其中穿過的閥軸44并且允許軸44與相應的閥座71、91之間進行相對旋轉(zhuǎn)。在某些實施例中，襯套或軸承(未示出)可以設置在中心開口74、94中以增強閥軸44的支撐。第一閥座71和第二閥座91中的每一個均包括具有扇形的單個閥開口75、95。當?shù)谝婚y座71和第二閥座91與軸44組裝時，第二閥座閥開口95第一閥座閥開口75縱向地對準。

第一閥體61連接至閥軸44使得閥軸終端45a附近的朝外表面63以及朝內(nèi)表面62齊平抵靠第一閥座71的面向表面72。因此，第一閥體61設置在第一閥座71與閥軸終端45a之間。

同樣地，第二閥體81連接至閥軸44使得面朝外表面83面朝第一閥座71并且與該第一閥座間隔開，且面朝內(nèi)表面82齊平抵靠第二閥座91的面向表面92。因此，第二閥體81設置在第二閥座91與第一閥座71之間。

參考圖8和9，在所說明的實施例中，排氣入口24包括具有單個入口開口27(圖8)的入口凸緣25。在入口開口27處，排氣入口24的主通道部分24a限定單個、相對較大的入口通道。在對應于閥殼體第一端47的位置處，主通道部分24a分叉成兩個、稍微較小的輔助通道部分24b、24c，其由分隔渦輪蝸殼26a、26b的壁34的延伸部分離。第一輔助通道部分24b提供包括入口開口27的主通道部分24a與第一渦輪蝸殼26a之間的連通，且第二輔助通道部分24c提供包括入口開口27的主通道部分24a與第二渦輪蝸殼26b之間的連通。閥組件40經(jīng)由閥殼體42相對于排氣入口24支撐。閥殼體42具有在閉合閥殼體第一端47與開啟閥殼體第二端48之間延伸的總體上圓柱形側(cè)壁43，該閉合閥殼體第一端與排氣入口24相交并且與其成一體，該開啟閥殼體第二端與該閥殼體第一端47相對。閥殼體42以一定角度設置在排氣入口24上使得閥殼體42的縱向中心線39相對于由通過主通道部分24a的氣流的方向限定的軸線呈銳角。

閥殼體42包括三個孔口50、52、54(圖9)。第一孔口50設置在閥殼體第一端47處并且允許閥殼體42與排氣入口24之間連通。第一孔口50在通道分叉附近通向排氣入口24的主通道部分24a。第二孔口52設置在閥殼體側(cè)壁43中鄰近于閥殼體第一端47，并且允許閥殼體42與第二輔助通道部分24c之間且因此還允許與第二渦輪蝸殼26b連通。第三孔口54設置在閥殼體側(cè)壁43中鄰近于閥殼體第二端48，并且允許閥殼體42與旁路通道56之間連通，該旁路通道在閥殼體42與排氣出口28之間延伸。

閥組件40設置有閥殼體42使得閥軸縱向軸線46和閥殼體縱向中心線39總體上同軸。另外，第一閥60設置在閥殼體第一端47中以定位在第一孔口50與第二孔口52之間并且控制通過第一孔口50的流體流。為此，第一閥座71例如經(jīng)由按壓配合或焊接固定至第一周向延伸閥殼體肩部57以與閥殼體42形成密封。第一閥座71定向使得閥座閥開口75覆蓋并且對準第一孔口50。

另外，閥組件40設置有閥殼體42使得第二閥80駐留在與第二蝸殼26b連通的第二孔口52和與旁路通道56連通的第三孔口54之間。為此，第二閥座91例如經(jīng)由按壓配合或焊接固定至第二周向延伸閥殼體肩部55以與閥殼體42形成密封。

為了允許連接至定位在外部的致動器，閥軸44通過閥殼體第二端48從閥殼體42中伸出。蓋41被焊接至開啟第二端48中以與其形成密封，且閥軸44經(jīng)由細長襯套49可旋轉(zhuǎn)地支撐在蓋41內(nèi)。蓋41在與第二閥80間隔開的位置處支撐在閥軸44上。另外，蓋41位于第二閥80與閥軸44的端部45b之間，該端部配置成連接至致動器。蓋41和襯套49允許閥軸44以密封方式相對于閥殼體42旋轉(zhuǎn)。

第一閥60和第二閥80將閥殼體42分離成第一腔室(例如，連接腔室)58和第二腔室(例如，廢氣門腔室)59。連接腔室58限定在第一閥60與第二閥80之間，并且包括與第二蝸殼26b連通的第二孔口52。因此，取決于第一閥60的位置，連接腔室58用于將排氣入口24連接至第二渦輪蝸殼26b。廢氣門腔室59限定在第二閥80與蓋41之間，并且包括與旁路通道56連通的第三孔口54。因此，取決于第一閥60和第二閥80的位置，廢氣門腔室59用于經(jīng)由旁路通道56將排氣入口24連接至排氣出口28并同時繞過渦輪葉輪30。

參考圖10至13，在閥組件40的操作期間，閥軸44由致動器致動以繞其縱向軸線46旋轉(zhuǎn)。第一閥60和第二閥80的開啟和/或閉合狀態(tài)取決于閥軸44的旋轉(zhuǎn)位置。例如，在某些實施例中，閥軸44在以下三個旋轉(zhuǎn)位置之間旋轉(zhuǎn)：0度；90度；以及270度。當閥軸44在初始旋轉(zhuǎn)位置中(例如，以零度旋轉(zhuǎn))時，第一閥60和第二閥80各自定向使得第一閥體61的閥開口65、66并未與第一閥座閥開口75對準，由此第一閥60閉合，且第二閥體閥開口85并未與第二閥座閥開口95對準，由此第二閥80閉合。在此配置中，通過渦輪殼體22的所有排氣流通過第一輔助通道部分24b引導至第一渦輪蝸殼26a(圖11)。此閥軸角位置將適用于在低排氣流期間使用，諸如發(fā)生在低發(fā)動機速度(rpm)、低發(fā)動機負荷(bmep)或例如歸因于汽缸停用引起的汽缸排量減少期間。

當閥軸44由致動器移動至第二旋轉(zhuǎn)位置(例如，對應于相距零度定向的90度定向)時，第一閥60和第二閥80定向使得第一閥體61的第二閥開口66與第一閥座閥開口75對準，由此第一閥60開啟，且第二閥體閥開口85并未與第二閥座閥開口95對準，由此第二閥80閉合。在此配置中，通過渦輪殼體22的排氣流的一部分通過第一輔助通道部分24b引導至第一渦輪蝸殼26a，且通過渦輪殼體的排氣流的另一部分經(jīng)由連接腔室58(圖12)引導至第二輔助通道部分24c中繼而引導至第二渦輪蝸殼26b。此閥軸角位置將適用于在適中的排氣流期間使用，且至第二渦輪蝸殼26b的流量可通過閥軸旋轉(zhuǎn)位置的調(diào)整來調(diào)制。

當閥軸44由致動器移動至第三旋轉(zhuǎn)位置(例如，對應于相距零度定向的270度定向)時，第一閥60和第二閥80定向使得第一閥體61的第一閥開口65與第一閥座閥開口75對準，由此第一閥60開啟，且第二閥體閥開口85與第二閥座閥開口95對準，由此第二閥80開啟。在此配置中，通過渦輪殼體22的排氣流的一部分通過第一輔助通道部分24b引導至第一渦輪蝸殼26a，且通過渦輪殼體的排氣流的另一部分經(jīng)由連接腔室58引導至第二輔助通道部分24c中繼而引導至第二渦輪蝸殼26b，且通過渦輪殼體22的排氣流的又一部分經(jīng)由廢氣門腔室59(圖13)引導至旁路通道56中。此閥軸角位置將適用于在高排氣流期間使用，且至第二渦輪蝸殼26b和旁路通道56的流量可通過閥軸旋轉(zhuǎn)位置的調(diào)整來調(diào)制。

為了描述目的，上文描述了閥體61、81相對于閥座71、91的三個離散位置，其中相應的閥60、80完全閉合或完全開啟。然而，預期可實現(xiàn)中間位置的范圍，其中相應的閥60、80部分開啟至任何所需角度以使精確控制量的排氣流通過閥60、80。

通過使用渦輪部分20中的閥組件40，可針對渦輪級排氣流優(yōu)化可用蝸殼大小(測量為a/r)(例如，使蝸殼大小與渦輪級排氣流成比例)。在上述配置中，通過改變渦輪蝸殼大小，高排氣流與較大蝸殼大小配對，且低排氣流與較小蝸殼大小配對，改變渦輪蝸殼大小是通過將渦輪排氣流用策略方式路由在兩個相鄰渦輪蝸殼26a、26b之間而實現(xiàn)。

因此，本發(fā)明的一個實施例包括配置成連接至發(fā)動機的渦輪增壓器(1)，該渦輪增壓器(1)包括

渦輪部分(20)，其包括

渦輪葉輪(30)；

渦輪殼體(22)，其封閉渦輪葉輪(30)并且限定

排氣入口(24)，

排氣出口(28)，

第一渦輪蝸殼(26a)，其設置在排氣入口(24)與渦輪葉輪(30)之間，

第二渦輪蝸殼(26b)，其設置在排氣入口(24)與渦輪葉輪(30)之間，該第一和第二渦輪蝸殼(26a、26b)由分隔壁(34)分開，

排氣入口(24)，其包括

包括凸緣開口(27)的入口凸緣(25)，

第一通道(24a、24b)，其在凸緣開口(27)與第一渦輪蝸殼(26a)之間延伸，

第二通道(24a、24c)，其與第二渦輪蝸殼(26b)連通，

閥殼體(42)，其設置在排氣入口(24)中介于入口凸緣(25)和第二渦輪蝸殼(26a、26b)之間，該閥殼體(42)包括

連接腔室(58)，其具有與凸緣開口連通的第一連接孔口(50)和與第二通道(24a、24c)連通的第二連接孔口(52)，

廢氣門腔室(59)，其具有與連接腔室(58)連通的第一廢氣門孔口(85、95)和與排氣出口(28)連通的第二廢氣門孔口(54)，

第一閥(60)，其配置成控制通過第一連接孔口(50)的流量；

第二閥(80)，其配置成控制通過第一廢氣門孔口(85、95)的流量；

包括旋轉(zhuǎn)軸線的閥軸(44)，該閥軸(44)連接至第一閥(60)和第二閥(80)，

其中該閥軸(44)由致動器驅(qū)動以繞旋轉(zhuǎn)軸線(46)旋轉(zhuǎn)使得

第一閥(60)和第二閥(80)可各自選擇性地在閉合位置與開啟位置之間移動，以及

第一閥(60)和第二閥(80)的開啟的時間序列順序是可選擇的。

因為閥組件控制三個流量狀態(tài)(第一輔助通道開啟、第一和第二輔助通道開啟、第一和第二輔助通道以及廢氣門開啟)，所以當前可將閥設計為三位閥。例如，當在第一位置與第三位置之間切換時，第一閥座或第一閥體中的閥開口的圓弧延伸成維持連續(xù)開口。當閥在0°位置中時，這兩個閥開口均閉合且所有排氣均流過第一輔助通道24b。當閥旋轉(zhuǎn)90°時，第一閥60開啟且排氣流過第一輔助通道24b和第二輔助通道24c。當閥在180°位置中時，第一閥60保持開啟，但是現(xiàn)在第二閥80也開啟，使得排氣流過第一和第二輔助通道并且也流過廢氣門。

參考圖14至15，使用另一個實施例閥組件140控制輸送至渦輪增壓器1的渦輪部分20'的排氣量以保證壓縮機部分10在發(fā)動機操作速度的整個范圍內(nèi)產(chǎn)生適當增壓，并且允許渦輪蝸殼26在單渦卷設計與雙渦卷設計之間切換，如下文進一步討論。閥組件140設置在閥殼體142中，該閥殼體設置在排氣入口24中介于入口凸緣25與第一渦輪蝸殼26a和第二渦輪蝸殼26b之間。

參考圖16至19，閥組件140包括閥軸144、設置成鄰近于閥軸144的端部145a并且與其稍微間隔開的第一閥160以及設置在軸144上相對于第一閥160間隔開的位置處的第二閥180。第一閥160和第二閥180中的每一個均包括閥體161、181，其相對于閥座171、191移動以將閥160、180開啟和閉合。第一閥160和第二閥180是旋轉(zhuǎn)閥，且第一閥160的直徑稍微大于第二閥180。

第一閥體161和第二閥體181在以下方面是類似的：各自是具有圓形輪廓(圖18和19)的剛性、薄的、盤狀構(gòu)件。第一閥體161和第二閥體181中的每一個均包括中心開口164、184，其接納閥軸144并且固定至該閥軸。具體地，第一閥體161和第二閥體181經(jīng)由相應的中心開口164、184(例如，經(jīng)由按壓配合、花鍵配合或其它常規(guī)的連接方法)連接至閥軸144。第一閥體161包括兩個閥開口165、166。第一閥體161的閥開口165、166設置在軸144的相對側(cè)上并且具有扇形。第二閥體181包括兩個閥開口185、186。第二閥體181的閥開口185、186設置在軸144的相對側(cè)上并且具有扇形。當?shù)谝婚y體161和第二閥體181與軸144組裝時，第二閥體181的閥開口185、186并未與第一閥體161的閥開口165、166縱向?qū)?，并且反而偏離45度。

第一閥座171和第二閥座191在以下方面是類似的：各自是具有圓形輪廓(圖16和17)的剛性、薄的盤狀構(gòu)件，其的直徑稍微大于其相應的閥體161、181。第一閥座171和第二閥座191中的每一個包括中心開口174、194，其接納從其中穿過的閥軸144并且允許軸144與相應的閥座171、191之間進行相對旋轉(zhuǎn)。在某些實施例中，襯套或軸承(未示出)可以設置在中心開口174、194中以增強閥軸144的支撐。第一閥座171包括兩個閥開口175、176。第一閥座171的閥開口175、176設置在軸144的相對側(cè)上并且具有扇形。第二閥座191包括兩個閥開口195、196。第二閥體191的閥開口195、196設置在軸144的相對側(cè)上并且具有扇形。第二閥體191的閥開口195、196稍微大于(例如，周向尺寸大于)第一閥座171的閥開口175、176。當?shù)谝婚y座171和第二閥座191與軸144組裝時，當?shù)谝婚y座171的第一閥開口175和第二閥座191的第一閥開口195縱向?qū)?，且第一閥座171的第二閥開口176和第二閥座191的第二閥開口195縱向?qū)省?/p>

第一閥體161連接至閥軸44使得第一閥座171設置在閥體161與軸終端145a之間。同樣地，第二閥體181連接至閥軸144使得面朝外表面183面朝第一閥體161并且與該第一閥體間隔開，且面朝內(nèi)表面182鄰接第二閥座191的面向表面192。因此，第二閥體181設置在第二閥座191與第一閥160之間。

又參考圖14和20，在所說明的實施例中，排氣入口124包括具有入口開口127a、127b(圖14)的入口凸緣125。排氣入口124通過將這兩個渦輪蝸殼26a、26b分隔的壁34的延伸部而分開為兩個入口通道124a、124b。第一入口通道124a提供第一入口開口127a與第一渦輪蝸殼26a之間的連通，且第二入口通道124b提供第二入口開口127b與第二渦輪蝸殼26b(圖20)之間的連通。在某些實施例中，第一渦輪蝸殼26a經(jīng)由第一入口通道124a連接至發(fā)動機(未示出)的第一組汽缸，且第二渦輪蝸殼26b經(jīng)由第二入口通道124b連接至發(fā)動機的第二組汽缸，其中第二組汽缸與第一組汽缸沒有公共汽缸。

閥組件140經(jīng)由閥殼體142相對于排氣入口124支撐。閥殼體142具有在開啟閥殼體第一端147與開啟閥殼體第二端148之間延伸的總體上圓柱形側(cè)壁143，該開啟閥殼體第二端與閥殼體第一端147相對。閥殼體142設置在排氣入口124上使得閥殼體142的縱向中心線139總體上橫跨由通過這兩個入口通道124a、124b的氣流的方向限定的軸線。另外，縱向中心線139穿過分隔壁34、介于第一入口通道124a與第二入口通道124b之間且不與第一入口通道和第二入口通道相交。另外，閥殼體第一端147設置在排氣入口124的一側(cè)上，且閥殼體第二端148設置在排氣入口124的相對側(cè)上。

為了允許連接至定位在外部的致動器，閥軸144通過閥殼體第二端148從閥殼體142中伸出。蓋141被焊接至開啟第二端148中以與其形成密封，且閥軸144經(jīng)由細長襯套149可旋轉(zhuǎn)地支撐在蓋141內(nèi)。蓋141設置在閥軸144上與第二閥180間隔開的位置處，由此在第二閥180與蓋141之間形成連接腔室158。另外，蓋141位于第二閥180與閥軸144的端部145b之間，該端部配置成連接至致動器。蓋141和襯套149允許閥軸144以密封方式相對于閥殼體142旋轉(zhuǎn)。

第二蓋138焊接至開啟閥殼體第一端147中以將閥殼體第一端147閉合并且與其形成密封。閥軸144的終端145a可旋轉(zhuǎn)地支撐在形成于第二蓋138的內(nèi)表面上的中心凹部(未示出)內(nèi)。第二蓋138與第一閥160的閥座171間隔開，由此在閥殼體142中于第一閥160與第二蓋138之間形成廢氣門腔室159。廢氣門腔室159設置在排氣入口124與連接腔室158相對的一側(cè)上。

參考圖21和22，閥殼體142包括五個孔口151、152、153、154和155。第一孔口151設置在排氣入口124中并且允許閥殼體142的連接腔室158與第一入口通道124a之間連通(圖21)。第二孔口152設置在排氣入口124中并且允許連接腔室158與第二入口通道124b之間連通(圖22)。第三孔口153設置在排氣入口124中并且允許閥殼體142的廢氣門腔室159與第一入口通道124a之間連通(圖22)。第四孔口154設置在排氣入口124中并且允許廢氣門腔室159與第二入口通道124b之間連通(圖21)。第五孔口155設置在閥殼體側(cè)壁143中介于第二蓋138與第一閥160之間，并且允許廢氣門腔室159與排氣出口28之間經(jīng)由繞過渦輪葉輪30的旁路通道156連通。

閥組件140設置有閥殼體142使得閥軸縱向軸線146以及圓柱形閥殼體142的中心線139總體上同軸。另外，第一閥160設置在廢氣門腔室159中以控制通過第三孔口153和第四孔口154的流體流。為此，第一閥座171例如經(jīng)由焊接固定至第一周向延伸閥殼體肩部157以與閥殼體142形成密封。第一閥座171相對于肩部157定向使得第一閥座171的第一閥開口175與第三孔口153縱向?qū)?，且第一閥座171的第二閥開口176與第四孔口154縱向?qū)省?/p>

另外，閥組件140設置有閥殼體142使得第二閥180設置在連接腔室158中以控制通過第一孔口151和第二孔口152的流體流。為此，第二閥座191例如經(jīng)由焊接固定至第二周向延伸閥殼體肩部167以與閥殼體142形成密封。第二閥座191相對于第二肩部167定向使得第二閥座191的第一閥開口195與第一孔口151縱向?qū)剩业诙y座191的第二閥開口196與第二孔口152縱向?qū)省?/p>

連接腔室158限定在第二閥180、側(cè)壁143和第一蓋141之間。雖然連接腔室158經(jīng)由第一孔口151和第二孔口152連接至入口通道124a、124b，但是連接腔室158卻沒有孔口。因此，取決于第二閥180的位置，連接腔室158用于將第一入口通道124a連接至第二入口通道124b。

廢氣門腔室159限定在第一閥160、側(cè)壁143和第二蓋138之間，并且經(jīng)由第三孔口153和第四孔口154連接至入口通道124a、124b。另外，廢氣門腔室159包括與旁路通道56連通的第五孔口155。因此，取決于第一閥160的位置，廢氣門腔室159用于經(jīng)由旁路通道56將排氣入口24連接至排氣出口28并同時繞過渦輪葉輪30。

參考圖23至26，在閥組件140的操作期間，閥軸144由致動器致動以繞其縱向軸線146旋轉(zhuǎn)。第一閥160和第二閥180的開啟和/或閉合狀態(tài)取決于閥軸144的旋轉(zhuǎn)位置。例如，在某些實施例中，閥軸144在以下三個旋轉(zhuǎn)位置之間旋轉(zhuǎn)：0度；45度；以及90度。當閥軸44在初始旋轉(zhuǎn)位置中(例如，零度定向)時，第一閥160和第二閥180各自定向使得第一閥體161的閥開口165、166并未與第一閥座閥開口175、176對準，由此第一閥160閉合，且第二閥體閥開口185、186并未與第二閥座閥開口195、196對準，由此第二閥180閉合。在此配置中，渦輪增壓器渦輪部分20以雙渦卷模式操作，其中通過渦輪殼體22的所有排氣流通過這兩個入口開口127a、127b經(jīng)由相應的入口通道124a、124b(圖24)引導至這兩個渦輪蝸殼26a、26b。此閥軸角位置將適用于在低排氣流期間使用，諸如發(fā)生在低發(fā)動機速度(rpm)、低發(fā)動機負荷(bmep)或例如歸因于汽缸停用引起的汽缸排量減少期間。操作為雙渦卷渦輪是有利的，因為雙渦卷設計可將發(fā)動機汽缸的排氣脈沖分開，從而以低發(fā)動機速度提供高渦輪效率以及提供較高的低端發(fā)動機轉(zhuǎn)矩。

當閥軸144由致動器移動至第二旋轉(zhuǎn)位置(例如，對應于相距零角度定向的相對45度旋轉(zhuǎn))時，第一閥160和第二閥180定向使得第一閥體161的閥開口165、166并未與第一閥座閥開口175、176對準，且第二閥體閥開口185、186與第二閥座閥開口195、196對準，由此第二閥180開啟。在此配置中，通過渦輪殼體22的所有排氣流通過這兩個入口開口127a、127b經(jīng)由相應的入口通道124a、124b引導至這兩個渦輪蝸殼26a、26b。另外，第一入口通道124a經(jīng)由連接腔室158與第二入口通道124b連通，由此渦輪增壓器渦輪部分20以單渦卷模式操作(圖25)。此閥軸角位置將適用于在適中的高排氣流期間使用。雖然單渦卷渦輪在低發(fā)動機速度下并未將發(fā)動機排氣脈沖分開，但是單渦卷渦輪有利地在高發(fā)動機速度下提供較低排氣背壓，并且提供較高峰值的發(fā)動機馬力。

當閥軸144由致動器移動至第三旋轉(zhuǎn)位置(例如，對應于相距零角度定向的90度旋轉(zhuǎn))時，第一閥160和第二閥180定向使得第一閥體161的閥開口165、166與第一閥座閥開口175、176對準，且第二閥體閥開口185、186并未與第二閥座閥開口195、196對準，由此第二閥180閉合。在此配置中，通過渦輪殼體22的所有排氣流通過這兩個入口開口127a、127b經(jīng)由相應的入口通道124a、124b引導至這兩個渦輪蝸殼26a、26b。另外，第一入口通道124a和第二入口通道124b與廢氣門腔室159連通，由此渦輪增壓器渦輪部分20以廢氣門模式操作(圖26)。此閥軸角位置將適用于在極高排氣流期間使用以防止轉(zhuǎn)子組(例如，渦輪葉輪30、壓縮機葉輪14和連接軸2)過速。至旁路通道156的流量可通過閥軸旋轉(zhuǎn)位置的調(diào)整來調(diào)制。

為了描述目的，上文描述了閥體161、181相對于閥座171、191的三個離散位置，其中相應的閥160、180完全閉合或完全開啟。然而，預期可實現(xiàn)中間位置的范圍，其中相應的閥160、180部分開啟至任何所需角度以使精確控制量的排氣流通過閥160、180。

閥組件40、140允許單個渦輪增壓器渦輪20、20'用作單渦卷渦輪和單個渦卷渦輪兩者，由此渦輪增壓器可在所有發(fā)動機速度下有效地操作。另外，閥組件40、140包括兩個旋轉(zhuǎn)閥，其可旋轉(zhuǎn)地定向以單獨控制閥序列。例如，取決于相應的閥座和閥體中的閥開口的配置，第一閥(即，廢氣門閥160)可在第二閥(即，連接閥180)之前或之后操作。另外，這兩個閥160、180可由單個致動器操作，且歸因于旋轉(zhuǎn)風格而具有極少的轉(zhuǎn)矩。

可預期的是，通過這兩個閥60、160、80、180的閥開口65、66、75、84、85、95、165、166、175、176、185、186、195、196的數(shù)量、大小、形狀和分布的策略選擇，通過渦輪殼體的排氣流可以單、雙和/或廢氣門排氣流模式的各種組合來調(diào)節(jié)，其中可使得模式按次序或并行發(fā)生，且取決于具體應用的要求而以不同量而發(fā)生。

在所說明的實施例中，閥組件40、140連接至單個致動器或由其致動。致動器可受控于由渦輪增壓器產(chǎn)生的增壓壓力、渦輪增壓器控制器或使用致動器將軸移動的發(fā)動機計算機。渦輪增壓器控制器或發(fā)動機計算機可測量數(shù)個發(fā)動機操作參數(shù)并且計算發(fā)動機狀態(tài)所需要的增壓，且可控制閥組件以允許渦輪增壓器提供所需增壓。通過增壓壓力控制致動器不太令人滿意，因為其不允許在控制閥組件時考慮若干因素。

在所說明的實施例中，致動器是不可顛倒的，且閥60、80、160、180可通過致動器軸44、144的單個旋轉(zhuǎn)方向上的致動而開啟且接著閉合(或閉合且接著開啟)。另外，致動器不限于不可顛倒的。例如，在某些實施例中，致動器能夠顛倒旋轉(zhuǎn)方向，由此可顛倒開啟閥的時間序列順序。

在所說明的實施例中，閥組件40、140包括由公共致動器桿(例如，閥軸)44、144致動的兩個閥160、180。這兩個閥160、180是旋轉(zhuǎn)閥。然而，閥組件40、140不限于限制旋轉(zhuǎn)閥。例如，在某些實施例中，一個閥可以是旋轉(zhuǎn)閥，且另一個閥可以是瓣閥，其中閥軸在平行于瓣閥體的方向上延伸并且由垂直于閥軸延伸的臂剛性地連接至瓣閥體。當閥軸44、144旋轉(zhuǎn)時，瓣閥體繞軸的軸線旋轉(zhuǎn)使得瓣閥體提升離開瓣閥座并且相對于蓋瓣閥座成角度。

渦輪部分的雙渦卷蝸殼26的大小和渦卷比例是基于具體應用的要求來確定。在某些實施例中，第一渦輪蝸殼26a和第二渦輪蝸殼26具有基本上類似的a/r比。在其它實施例中，第一渦輪蝸殼26a具有大于第二渦輪蝸殼26b的a/r比。

雖然閥體61、81、161、181以及閥座71、91、171、191在本文被描述為圓形外圍形狀，但是閥體61、81、161、181以及閥座71、91、171、191不限于此外圍形狀。閥座71、91、171、191的形狀將有可能對應于閥殼體42、142的形狀，且閥體61、81、161、181的形狀可制造為匹配或替代地可具有多邊形形狀或不規(guī)則的彎曲形狀。

雖然閥體開口65、66、85以及閥座開口75、95在本文被描述為扇形(例如，截頭扇形)，但是它們不限于此形狀。在某些實施例中，開口被塑形為將從其中通過的流體流的控制最大化。在某些實施例中，開口具有其它規(guī)則的彎曲形狀，諸如圓形或三角形。在某些實施例中，開口具有不規(guī)則的彎曲形狀(例如，四季豆形狀、截頭扇形、月牙形等。在某些實施例中，閥體開口的形狀和/或大小不同于閥座開口的形狀和/或大小。

上文以某些細節(jié)描述了選定說明性實施例。應當理解的是，本文僅描述了用于闡明發(fā)明概念所必須要考慮的結(jié)構(gòu)。其它常規(guī)結(jié)構(gòu)以及該系統(tǒng)的附屬和輔助部件的結(jié)構(gòu)假設是已知的并且為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。另外，雖然上文已經(jīng)描述了工作實例，但是發(fā)明概念不限于上述工作實例，但是在不脫離如權(quán)利要求書陳述的本發(fā)明的情況下可實行各種設計變更。