用于控制流體導(dǎo)管中逆流的系統(tǒng)和設(shè)備技術(shù)方案

系統(tǒng)包括接收來(lái)自進(jìn)氣歧管的進(jìn)氣并提供排氣給排氣歧管的內(nèi)燃機(jī)。系統(tǒng)還包括把排氣歧管流體式連接到進(jìn)氣歧管上的排氣再循環(huán)（EGR）導(dǎo)管。系統(tǒng)包括設(shè)在EGR導(dǎo)管中的錐形彈簧止回閥，錐形彈簧止回閥具有包括許多匝逐漸減小直徑的繞成螺旋狀的彈簧，此處每一匝都在軸向上從前一匝朝EGR的正常流動(dòng)方向前進(jìn)。每一匝還疊加這些匝中的前一匝。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
該
一般涉及在與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的氣態(tài)流體導(dǎo)管中逆流的控制。在與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的氣態(tài)流體導(dǎo)管中逆流的控制由于各種原因是所希望的，包括但不限于滿足排放和/或性能期望。例如，在與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的氣態(tài)流體導(dǎo)管是EGR (排氣再循環(huán))導(dǎo)管的地方，逆流把相對(duì)較冷的新鮮空氣送到EGR流體導(dǎo)管中。冷的新鮮空氣可以在EGR流體導(dǎo)管中引起冷凝作用，而新鮮空氣在反向流動(dòng)時(shí)可以使燃燒混合物在瞬態(tài)條件下具有比預(yù)期和對(duì)滿足排放理想的更多的氧。在不需要逆流處與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的流體導(dǎo)管的其它例子無(wú)限制地包括壓縮機(jī)旁通管、中間冷卻器旁通管、EGR冷卻器旁通管、渦輪機(jī)旁通管、和/或后處理旁通管。止回閥目前可用來(lái)提供保護(hù)防止逆流。
技術(shù)介紹
目前可用的止回閥可以在預(yù)定流動(dòng)方向上引入相當(dāng)大的壓降而使控制更困難和響應(yīng)更小。另外，目前可用的止回閥在許多發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的高溫環(huán)境下不能很好工作，且在存在燃燒副產(chǎn)物和/或未燃燒的燃料時(shí)還因腐蝕作用或不希望有的物理現(xiàn)象(例如粘著和/或結(jié)膠)而易于損壞。因此，進(jìn)一步技術(shù)研發(fā)在該領(lǐng)域中是所希望的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
一個(gè)實(shí)施例是供在內(nèi)燃機(jī)氣態(tài)流體導(dǎo)管中使用的獨(dú)特止回閥系統(tǒng)。另一些實(shí)施例、形式、目的、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)、方面、和好處從下面說(shuō)明和附圖將變得明白。附圖說(shuō)明圖I是用于控制流體導(dǎo)管中逆流的系統(tǒng)的示意圖。圖2A是用于控制在逆流方向上具有流體壓力的流體導(dǎo)管中逆流的錐形彈簧止回閥的示意圖。圖2B是用于控制在正常流動(dòng)方向上具有流體壓力的流體導(dǎo)管中逆流的錐形彈簧止回閥的示意圖。圖3是把錐形彈簧止回閥調(diào)節(jié)到有效流動(dòng)面積對(duì)氣體流動(dòng)速率的第二函數(shù)的調(diào)節(jié)流促動(dòng)器的示意圖。圖4是錐形彈簧止回閥作為電阻式電路的一部分的示意圖。圖5是多個(gè)有效流動(dòng)面積對(duì)氣體流動(dòng)速率的函數(shù)的示意圖。圖6是具有用于對(duì)控制逆流的錐形彈簧止回閥執(zhí)行某些操作的控制器的處理子系統(tǒng)的不意圖。具體實(shí)施例方式為了促進(jìn)理解本專利技術(shù)的原理起見(jiàn)，現(xiàn)在參見(jiàn)附圖所示的實(shí)施例并用專業(yè)語(yǔ)言來(lái)說(shuō)明它們。不過(guò)應(yīng)該理解，沒(méi)有因此打算限制本專利技術(shù)的范圍，本文設(shè)想在所說(shuō)明的實(shí)施例中的任何變化和進(jìn)一步修改、及如本文說(shuō)明的本專利技術(shù)的原理的任何進(jìn)一步應(yīng)用，如對(duì)本專利技術(shù)涉及的該領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)通常發(fā)生的那樣。圖I是用于控制流體導(dǎo)管112中逆流的系統(tǒng)的示意圖。系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)102，該內(nèi)燃機(jī)102接收來(lái)自進(jìn)氣歧管106的進(jìn)氣并把排氣提供給排氣歧管104。系統(tǒng)還包括作為流體式把排氣歧管104連接到進(jìn)氣歧管106上的排氣再循環(huán)(EGR)導(dǎo)管112的流體導(dǎo)管112，和設(shè)在EGR導(dǎo)管112中的錐形彈簧止回閥108。流體導(dǎo)管112在示例性系統(tǒng)中示出為EGR導(dǎo)管112，但流體導(dǎo)管112可以是該技術(shù)所理解的任何流體導(dǎo)管，包括壓縮機(jī)旁通管、中間冷卻器旁通管、EGR冷卻器旁通管、渦輪機(jī)旁通管、和/或后處理旁通管。在某些實(shí)施例中，流體導(dǎo)管112是具有其中包括至少一部分燃?xì)獾娜紵碑a(chǎn)物氣體的任何與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的氣態(tài)流體導(dǎo)管。參見(jiàn)圖2A，錐形彈簧止回閥108還包括具有多匝逐漸減小直徑的繞成螺旋狀的彈簧，此處每一匝都在軸向上從前一匝沿EGR的正常流動(dòng)方向(流動(dòng)204，參見(jiàn)圖2B)前進(jìn)，且 此處每一匝都至少部分地在徑向上疊加前一匝。因此當(dāng)流體壓力另外在流體導(dǎo)管212中引 起逆流202時(shí)，錐形彈簧止回閥108中斷或基本上中斷逆流。錐形彈簧止回閥108可以如圖I的系統(tǒng)中所示設(shè)在EGR冷卻器114的上游側(cè)上，而在可供選擇的實(shí)施例中可以是在EGR閥116的下游，不過(guò)圖I的系統(tǒng)在EGR導(dǎo)管112的冷卻側(cè)(亦即EGR冷卻器114的下游)上具有EGR閥116。在可供選擇的實(shí)施例中，可以把錐形彈簧止回閥108設(shè)在EGR冷卻器114的下游，和/或EGR閥116的下游。某些實(shí)施例可以包括多個(gè)設(shè)在無(wú)論哪里逆流都不希望有的流體導(dǎo)管112內(nèi)的錐形彈簧止回閥108。系統(tǒng)還包括執(zhí)行與錐形彈簧止回閥108有關(guān)的某些操作的控制器110?？刂破?10示出為一個(gè)單一的計(jì)算機(jī)裝置，但控制器110能包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)，和/或硬件中的硬連線元件。控制器Iio的示例性操作包括加熱錐形彈簧止回閥108的繞成螺旋狀的彈簧以防止彈簧上的冷凝作用、清潔彈簧、和/或控制彈簧的彈簧剛度?？刂破?10的另一些示例性操作包括命令閥節(jié)流促動(dòng)器以便控制錐形彈簧止回閥108的有效流動(dòng)面積對(duì)穿過(guò)錐形彈簧止回閥的流動(dòng)速率的函數(shù)。示例性控制器110的更詳細(xì)操作在下面參見(jiàn)圖6的說(shuō)明中提供。錐形彈簧止回閥108包括有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)速率的第一函數(shù)。例如，參見(jiàn)圖5，凸線502代表對(duì)于示例性錐形彈簧止回閥108來(lái)說(shuō)有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)的標(biāo)稱函數(shù)。對(duì)于規(guī)定的錐形彈簧止回閥108的實(shí)施例來(lái)說(shuō)，有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流量的實(shí)際函數(shù)隨規(guī)定的實(shí)施例的特殊特性而變，并很容易通過(guò)解釋特定實(shí)施例中的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)確定。參見(jiàn)圖3，系統(tǒng)包括閥節(jié)流促動(dòng)器302，該閥節(jié)流促動(dòng)器302把錐形彈簧止回閥108調(diào)節(jié)到有效流動(dòng)面積對(duì)氣體流動(dòng)速率的第二函數(shù)。閥節(jié)流促動(dòng)器302可以對(duì)錐形彈簧止回閥108施加打開(kāi)或關(guān)閉的軸向力，并且還可以把錐形彈簧止回閥108保持在固定選擇的位置中。參見(jiàn)圖5，曲線504代表有效流動(dòng)面積對(duì)氣體流動(dòng)速率的示例性第二函數(shù)。此處閥節(jié)流促動(dòng)器302對(duì)錐形彈簧止回閥108施加打開(kāi)的力。曲線504顯示甚至在零流動(dòng)下的有效流動(dòng)面積，而在整個(gè)曲線504上都具有比標(biāo)稱曲線502稍高的流速。閥節(jié)流促動(dòng)器302可以應(yīng)用任何所希望的有效流動(dòng)面積對(duì)流速的函數(shù)，且只可以在選定的操作條件下操作。示例性的非限制性操作包括在低流量操作下增加有效流動(dòng)面積、在瞬態(tài)操作期間增加有效流動(dòng)面積(以改善在響應(yīng)是主要考慮處的響應(yīng))、和/或在瞬態(tài)操作期間減小有效流動(dòng)面積(以在逆流是主要考慮處和/或在瞬態(tài)操作是引起逆流的主要操作條件處減小逆流)。促動(dòng)器302可以是該技術(shù)中眾所周知的任何類型，至少包括電動(dòng)、氣動(dòng)、和液壓促動(dòng)器。參見(jiàn)圖4，電阻式電路404包括錐形彈簧止回閥108的繞成螺旋狀的彈簧?？刂破?10例如通過(guò)操縱開(kāi)關(guān)406控制和/或提供電力402給電阻式電路404以便控制繞成螺旋狀的彈簧的溫度。在某些實(shí)施例中，將繞成螺旋狀的彈簧的溫度控制到一高于冷凝溫度的數(shù)值，而防止彈簧的短期(例如硫酸或其它強(qiáng)酸)和/或長(zhǎng)期(例如在存在冷凝水時(shí)的氧化作用)的退化變質(zhì)?？刂破?10還可以提供電力給電阻式電路以便周期性地將繞成螺旋狀的彈簧的溫度升高到高于清潔溫度一例如達(dá)到確定使可能沉積在彈簧上的物料(例如煙炱、碳?xì)浠衔铩⒘蛩猁}、等)氧化的溫度。在某些實(shí)施例中，錐形彈簧止回閥108包括有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)速率的第一函數(shù)(例如圖5中所示的標(biāo)稱曲線502)，且控制器110提供電力給電阻式電路以便調(diào)節(jié)繞成螺旋狀的彈簧的溫度并因此把錐形彈簧止回閥108調(diào)節(jié)到有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)速率的第二函數(shù)。在一個(gè)例子中，繞成螺旋狀的彈簧的彈簧剛變隨彈簧的溫度增加而減少，且控制器110通過(guò)增加繞成螺旋狀的彈簧的溫度把錐形彈簧止回閥108控制到在示例性曲線508 上更高的有效流動(dòng)面積對(duì)流動(dòng)速率。在另一個(gè)例子中，繞成螺旋狀的彈簧的彈簧剛度隨著彈簧的溫度上升而增加(例如某些形狀記憶合金具有這種響應(yīng)特性)和控制器110通過(guò)增加繞成螺旋狀的彈簧的溫度把錐形彈簧止回閥108控制到在示例性曲線506上的較低有效本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2010.03.27 US 12/748,3841.一種設(shè)備，包括 與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的氣態(tài)流體導(dǎo)管； 設(shè)在與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的氣態(tài)流體導(dǎo)管中的錐形彈簧止回閥，包括 包括許多匝減小直徑的繞成螺旋狀的彈簧，許多匝中的每一匝都在軸向上從多匝中的前一匝沿與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)連的氣態(tài)流體導(dǎo)管的正常流動(dòng)方向前進(jìn)，及其中許多匝中的每一匝都部分地在徑向上疊加許多匝中的前一匝。2.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中與發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)的氣態(tài)流體導(dǎo)管包括把用于內(nèi)燃機(jī)的排氣歧管流體式連接到內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣歧管上的排氣再循環(huán)(EGR)導(dǎo)管。3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中錐形彈簧止回閥設(shè)在EGR冷卻器的上游側(cè)上。4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中錐形彈簧止回閥設(shè)在EGR閥的下游。5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中錐形彈簧止回閥設(shè)在EGR冷卻器的下游。6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中錐形彈簧止回閥設(shè)在EGR閥的下游。7.如權(quán)利要求I所述的設(shè)備，其中該繞成螺旋狀的彈簧包括電阻式電路的一部分。8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括構(gòu)造成提供電力給電阻式電路以便使繞成螺旋狀的彈簧的溫度保持高于冷凝溫度的控制器。9.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，還包括構(gòu)造成提供電力給電阻式電路以便周期地將繞成螺旋狀的彈簧的溫度升高到高于清潔溫度的控制器。10.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中錐形彈簧止回閥包括有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)速度的第一函數(shù)，該設(shè)備還包括構(gòu)造成把錐形彈簧止回閥調(diào)節(jié)到有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)速率的第二函數(shù)的閥節(jié)流促動(dòng)器。11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中閥節(jié)流促動(dòng)器包括提供軸向力給繞成螺旋狀的彈簧的促動(dòng)器。12.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中錐形彈簧止回閥包括有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)速率的第一函數(shù)，其中繞成螺旋狀的彈簧包括電阻式電路的一部分，該設(shè)備還包括構(gòu)造成提供電力給電阻式電路以便調(diào)節(jié)繞成螺旋狀的彈簧的溫度并因此把錐形彈簧止回閥調(diào)節(jié)到有效流動(dòng)面積對(duì)EGR流動(dòng)速率的第二函數(shù)的控制器。13.—種系統(tǒng),包括 內(nèi)燃機(jī)，包括適合于接收進(jìn)氣的進(jìn)氣歧管和適合于接收排氣的排氣歧管； 把排氣歧管流體式連接到進(jìn)氣歧管上的排氣再循環(huán)(EGR)導(dǎo)管；...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：JV佩爾，JT凱羅爾，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：卡明斯公司，
類型：
國(guó)別省市：