用于控制流体导管中逆流的系统和设备技术方案

系统包括接收来自进气歧管的进气并提供排气给排气歧管的内燃机。系统还包括把排气歧管流体式连接到进气歧管上的排气再循环（EGR）导管。系统包括设在EGR导管中的锥形弹簧止回阀，锥形弹簧止回阀具有包括许多匝逐渐减小直径的绕成螺旋状的弹簧，此处每一匝都在轴向上从前一匝朝EGR的正常流动方向前进。每一匝还叠加这些匝中的前一匝。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该
一般涉及在与发动机相关连的气态流体导管中逆流的控制。在与发动机相关连的气态流体导管中逆流的控制由于各种原因是所希望的，包括但不限于满足排放和/或性能期望。例如，在与发动机相关连的气态流体导管是EGR (排气再循环)导管的地方，逆流把相对较冷的新鲜空气送到EGR流体导管中。冷的新鲜空气可以在EGR流体导管中引起冷凝作用，而新鲜空气在反向流动时可以使燃烧混合物在瞬态条件下具有比预期和对满足排放理想的更多的氧。在不需要逆流处与发动机相关连的流体导管的其它例子无限制地包括压缩机旁通管、中间冷却器旁通管、EGR冷却器旁通管、涡轮机旁通管、和/或后处理旁通管。止回阀目前可用来提供保护防止逆流。
技术介绍
目前可用的止回阀可以在预定流动方向上引入相当大的压降而使控制更困难和响应更小。另外，目前可用的止回阀在许多发动机应用的高温环境下不能很好工作，且在存在燃烧副产物和/或未燃烧的燃料时还因腐蚀作用或不希望有的物理现象(例如粘着和/或结胶)而易于损坏。因此，进一步技术研发在该领域中是所希望的。
技术实现思路
一个实施例是供在内燃机气态流体导管中使用的独特止回阀系统。另一些实施例、形式、目的、特点、优点、方面、和好处从下面说明和附图将变得明白。附图说明图I是用于控制流体导管中逆流的系统的示意图。图2A是用于控制在逆流方向上具有流体压力的流体导管中逆流的锥形弹簧止回阀的示意图。图2B是用于控制在正常流动方向上具有流体压力的流体导管中逆流的锥形弹簧止回阀的示意图。图3是把锥形弹簧止回阀调节到有效流动面积对气体流动速率的第二函数的调节流促动器的示意图。图4是锥形弹簧止回阀作为电阻式电路的一部分的示意图。图5是多个有效流动面积对气体流动速率的函数的示意图。图6是具有用于对控制逆流的锥形弹簧止回阀执行某些操作的控制器的处理子系统的不意图。具体实施例方式为了促进理解本专利技术的原理起见，现在参见附图所示的实施例并用专业语言来说明它们。不过应该理解，没有因此打算限制本专利技术的范围，本文设想在所说明的实施例中的任何变化和进一步修改、及如本文说明的本专利技术的原理的任何进一步应用，如对本专利技术涉及的该领域的技术人员来说通常发生的那样。图I是用于控制流体导管112中逆流的系统的示意图。系统包括内燃机102，该内燃机102接收来自进气歧管106的进气并把排气提供给排气歧管104。系统还包括作为流体式把排气歧管104连接到进气歧管106上的排气再循环(EGR)导管112的流体导管112，和设在EGR导管112中的锥形弹簧止回阀108。流体导管112在示例性系统中示出为EGR导管112，但流体导管112可以是该技术所理解的任何流体导管，包括压缩机旁通管、中间冷却器旁通管、EGR冷却器旁通管、涡轮机旁通管、和/或后处理旁通管。在某些实施例中，流体导管112是具有其中包括至少一部分燃气的燃烧副产物气体的任何与发动机相关连的气态流体导管。参见图2A，锥形弹簧止回阀108还包括具有多匝逐渐减小直径的绕成螺旋状的弹簧，此处每一匝都在轴向上从前一匝沿EGR的正常流动方向(流动204，参见图2B)前进，且 此处每一匝都至少部分地在径向上叠加前一匝。因此当流体压力另外在流体导管212中引 起逆流202时，锥形弹簧止回阀108中断或基本上中断逆流。锥形弹簧止回阀108可以如图I的系统中所示设在EGR冷却器114的上游侧上，而在可供选择的实施例中可以是在EGR阀116的下游，不过图I的系统在EGR导管112的冷却侧(亦即EGR冷却器114的下游)上具有EGR阀116。在可供选择的实施例中，可以把锥形弹簧止回阀108设在EGR冷却器114的下游，和/或EGR阀116的下游。某些实施例可以包括多个设在无论哪里逆流都不希望有的流体导管112内的锥形弹簧止回阀108。系统还包括执行与锥形弹簧止回阀108有关的某些操作的控制器110。控制器110示出为一个单一的计算机装置，但控制器110能包括一个或多个计算机，和/或硬件中的硬连线元件。控制器Iio的示例性操作包括加热锥形弹簧止回阀108的绕成螺旋状的弹簧以防止弹簧上的冷凝作用、清洁弹簧、和/或控制弹簧的弹簧刚度。控制器110的另一些示例性操作包括命令阀节流促动器以便控制锥形弹簧止回阀108的有效流动面积对穿过锥形弹簧止回阀的流动速率的函数。示例性控制器110的更详细操作在下面参见图6的说明中提供。锥形弹簧止回阀108包括有效流动面积对EGR流动速率的第一函数。例如，参见图5，凸线502代表对于示例性锥形弹簧止回阀108来说有效流动面积对EGR流动的标称函数。对于规定的锥形弹簧止回阀108的实施例来说，有效流动面积对EGR流量的实际函数随规定的实施例的特殊特性而变，并很容易通过解释特定实施例中的数据点来确定。参见图3，系统包括阀节流促动器302，该阀节流促动器302把锥形弹簧止回阀108调节到有效流动面积对气体流动速率的第二函数。阀节流促动器302可以对锥形弹簧止回阀108施加打开或关闭的轴向力，并且还可以把锥形弹簧止回阀108保持在固定选择的位置中。参见图5，曲线504代表有效流动面积对气体流动速率的示例性第二函数。此处阀节流促动器302对锥形弹簧止回阀108施加打开的力。曲线504显示甚至在零流动下的有效流动面积，而在整个曲线504上都具有比标称曲线502稍高的流速。阀节流促动器302可以应用任何所希望的有效流动面积对流速的函数，且只可以在选定的操作条件下操作。示例性的非限制性操作包括在低流量操作下增加有效流动面积、在瞬态操作期间增加有效流动面积(以改善在响应是主要考虑处的响应)、和/或在瞬态操作期间减小有效流动面积(以在逆流是主要考虑处和/或在瞬态操作是引起逆流的主要操作条件处减小逆流)。促动器302可以是该技术中众所周知的任何类型，至少包括电动、气动、和液压促动器。参见图4，电阻式电路404包括锥形弹簧止回阀108的绕成螺旋状的弹簧。控制器110例如通过操纵开关406控制和/或提供电力402给电阻式电路404以便控制绕成螺旋状的弹簧的温度。在某些实施例中，将绕成螺旋状的弹簧的温度控制到一高于冷凝温度的数值，而防止弹簧的短期(例如硫酸或其它强酸)和/或长期(例如在存在冷凝水时的氧化作用)的退化变质。控制器110还可以提供电力给电阻式电路以便周期性地将绕成螺旋状的弹簧的温度升高到高于清洁温度一例如达到确定使可能沉积在弹簧上的物料(例如烟炱、碳氢化合物、硫酸盐、等)氧化的温度。在某些实施例中，锥形弹簧止回阀108包括有效流动面积对EGR流动速率的第一函数(例如图5中所示的标称曲线502)，且控制器110提供电力给电阻式电路以便调节绕成螺旋状的弹簧的温度并因此把锥形弹簧止回阀108调节到有效流动面积对EGR流动速率的第二函数。在一个例子中，绕成螺旋状的弹簧的弹簧刚变随弹簧的温度增加而减少，且控制器110通过增加绕成螺旋状的弹簧的温度把锥形弹簧止回阀108控制到在示例性曲线508 上更高的有效流动面积对流动速率。在另一个例子中，绕成螺旋状的弹簧的弹簧刚度随着弹簧的温度上升而增加(例如某些形状记忆合金具有这种响应特性)和控制器110通过增加绕成螺旋状的弹簧的温度把锥形弹簧止回阀108控制到在示例性曲线506上的较低有效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.27 US 12/748,3841.一种设备，包括 与发动机相关连的气态流体导管； 设在与发动机相关连的气态流体导管中的锥形弹簧止回阀，包括 包括许多匝减小直径的绕成螺旋状的弹簧，许多匝中的每一匝都在轴向上从多匝中的前一匝沿与发动机相关连的气态流体导管的正常流动方向前进，及其中许多匝中的每一匝都部分地在径向上叠加许多匝中的前一匝。2.如权利要求I所述的设备，其中与发动机有关的气态流体导管包括把用于内燃机的排气歧管流体式连接到内燃机的进气歧管上的排气再循环(EGR)导管。3.如权利要求2所述的设备，其中锥形弹簧止回阀设在EGR冷却器的上游侧上。4.如权利要求3所述的设备，其中锥形弹簧止回阀设在EGR阀的下游。5.如权利要求2所述的设备，其中锥形弹簧止回阀设在EGR冷却器的下游。6.如权利要求5所述的设备，其中锥形弹簧止回阀设在EGR阀的下游。7.如权利要求I所述的设备，其中该绕成螺旋状的弹簧包括电阻式电路的一部分。8.如权利要求7所述的设备，还包括构造成提供电力给电阻式电路以便使绕成螺旋状的弹簧的温度保持高于冷凝温度的控制器。9.如权利要求7所述的设备，还包括构造成提供电力给电阻式电路以便周期地将绕成螺旋状的弹簧的温度升高到高于清洁温度的控制器。10.如权利要求2所述的设备，其中锥形弹簧止回阀包括有效流动面积对EGR流动速度的第一函数，该设备还包括构造成把锥形弹簧止回阀调节到有效流动面积对EGR流动速率的第二函数的阀节流促动器。11.如权利要求10所述的设备，其中阀节流促动器包括提供轴向力给绕成螺旋状的弹簧的促动器。12.如权利要求2所述的设备，其中锥形弹簧止回阀包括有效流动面积对EGR流动速率的第一函数，其中绕成螺旋状的弹簧包括电阻式电路的一部分，该设备还包括构造成提供电力给电阻式电路以便调节绕成螺旋状的弹簧的温度并因此把锥形弹簧止回阀调节到有效流动面积对EGR流动速率的第二函数的控制器。13.—种系统,包括 内燃机，包括适合于接收进气的进气歧管和适合于接收排气的排气歧管； 把排气歧管流体式连接到进气歧管上的排气再循环(EGR)导管；...

【专利技术属性】
技术研发人员：JV佩尔，JT凯罗尔，
申请(专利权)人：卡明斯公司，
类型：
国别省市：