CN102383915A - 一种应用于涡轮增压器的执行器结构 - Google Patents

一种应用于涡轮增压器的执行器结构 Download PDF

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范礼
姜倩
张建旭
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Abstract

本发明提供一种属于涡轮增压器技术领域的应用于涡轮增压器的执行器结构，所述的应用于涡轮增压器的执行器结构包括上盖板(1)，下盖板(2)，所述的上盖板(1)和下盖板(2)组成的腔体内安装有电机(8)，蜗轮蜗杆机构(5)，旋转曲柄机构(3)，所述的蜗轮蜗杆机构(5)设置为通过电机(8)驱动旋转的结构，所述的旋转曲柄机构(3)设置为通过蜗轮蜗杆机构(5)驱动旋转的结构，旋转曲柄机构(3)的曲柄(14)设置为延伸出上盖板(1)和下盖板(2)组成的腔体的结构，所述的电机(8)与控制电机转动的电源(19)连接。本发明的结构，能够提高涡轮增压器对发动机的瞬态响应速度，从而实现涡轮增压器与发动机的良好匹配。

Description

一种应用于涡轮增压器的执行器结构
技术领域
本发明属于涡轮增压器技术领域，更具体地说，是涉及一种应用于涡轮增压器的执行器结构。
背景技术
涡轮增压是发动机增压的一种常用方式，用于提高发动机的功率和扭矩，降低排放。目前装备在发动机上的主要是带旁通阀的涡轮增压器，比较先进的还有可变喷嘴涡轮增压器(VNT)，这些增压器一般都是采用气动膜片式执行器(如附图4所示)来控制旁通阀或喷嘴叶片开度。气动膜片式执行器利用气体压力作用在执行器内的橡皮膜片上，通过橡皮膜片压缩连接在弹簧上的推杆来调节旁通阀或喷嘴叶片开度，执行器是涡轮增压器一个非常重要的控制机构。装有涡轮增压器的汽车、特别是运行于城市里的乘用车，加减速比较频繁，这就要求涡轮增压器能够适时的调节旁通阀或喷嘴叶片的开度，以适应发动机负荷变化的需要，而气动膜片式执行器存在着响应慢，调节控制不精确的问题。此外，涡轮增压器的工作环境温度比较高，为了防止橡皮膜片高温老化，一般都在排气歧管、涡轮增压器甚至执行器表面增设隔热罩，这对增压器及执行器的都提出了较高要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种能够提高涡轮增压器对发动机的瞬态响应速度，从而实现涡轮增压器与发动机的良好匹配的应用于涡轮增压器的执行器结构。
要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：
本发明为一种应用于涡轮增压器的执行器结构，包括上盖板，下盖板，所述的上盖板和下盖板组成的腔体内安装有电机，蜗轮蜗杆机构，旋转曲柄机构，所述的蜗轮蜗杆机构设置为通过电机驱动旋转的结构，所述的旋转曲柄机构设置为通过蜗轮蜗杆机构驱动旋转的结构，旋转曲柄机构的曲柄设置为延伸出上盖板和下盖板组成的腔体的结构，电机与控制电机转动的电源连接。
所述的电机的驱动齿轮与蜗轮蜗杆机构的蜗杆上的蜗杆齿轮啮合，所述的旋转曲柄机构包括角度传感器，角度齿轮，曲柄，所述的蜗杆与角度齿轮组成蜗轮蜗杆机构，角度传感器和曲柄分别固定安装在角度齿轮两端面上，转速传感器与ECU连接。
所述的电机为直流电机，电机通过两个U型结构的安装槽卡装在下盖板内，电机通过卡圈固定安装在下盖板内，所述的电源为蓄电池。
所述的角度齿轮设置为扇形结构，角度齿轮通过角度齿轮本体卡装在限位槽内，蜗杆的两端设置为通过两个卡片将蜗杆卡装在下盖板内的结构。
所述的曲柄设置为延伸出下盖板的结构。
所述的下盖板内还设置有能够防止电机轴向窜动的挡板。
所述的上盖板上设置接线口，所述的ECU通过接线口与转速传感器连接。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：
本发明所述的应用于涡轮增压器的执行器结构，因其带有角度传感器，角度传感器将曲柄的旋转角度适时的传递给发动机的ECU，实现了发动机ECU对电控执行器的闭环控制。电控执行器可以精确、适时控制旁通阀或喷嘴叶片开度，提高了涡轮增压器对发动机的瞬态响应，实现涡轮增压器与发动机的良好匹配；装有气动膜片式执行器的涡轮增压器在增压器总成装配过程中，需要标定执行器弹簧的预紧力，增压器总成装配效率低，而装有电控执行器的涡轮增压器在增压器装配过程中无需做类似标定，装配效率高。
附图说明
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：
图1为本发明所述的应用于涡轮增压器的执行器结构的外部结构示意图；
图2为图1所述的执行器结构的内部结构示意图；
图3为图1所述的执行器结构的爆炸结构示意图；
图4为现有技术中的气动膜片式执行器的结构示意图；
图中标记为：1、上盖板；2、下盖板；3、旋转曲柄机构；3A、角度传感器；3B、角度齿轮；3C、曲柄；4、卡片；5、蜗轮蜗杆机构；6、驱动齿轮；7、卡圈；8、电机；9、接线口；10、限位槽；11、安装槽；12、气动膜片式执行器；13、推杆；14、挡板；15、蜗杆；16、蜗杆齿轮；17、角度齿轮本体；18、ECU；19、电源。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如附图1-附图3所示，本发明为一种应用于涡轮增压器的执行器结构，包括上盖板1，下盖板2，所述的上盖板1和下盖板2组成的腔体内安装有电机8，蜗轮蜗杆机构5，旋转曲柄机构3，所述的蜗轮蜗杆机构5设置为通过电机8驱动旋转的结构，所述的旋转曲柄机构3设置为通过蜗轮蜗杆机构5驱动旋转的结构，旋转曲柄机构3的曲柄14设置为延伸出上盖板1和下盖板2组成的腔体的结构，所述的电机8与控制电机转动的电源19连接。
所述的电机8的驱动齿轮6与蜗轮蜗杆机构5的蜗杆15上的蜗杆齿轮16啮合，所述的旋转曲柄机构3包括角度传感器3A，角度齿轮3B，曲柄3C，所述的蜗杆15与角度齿轮3B组成蜗轮蜗杆机构5，角度传感器3A和曲柄3C分别固定安装在角度齿轮3B两端面上，转速传感器3A与ECU18连接。
所述的电机8为直流电机，电机8通过两个U型结构的安装槽11卡装在下盖板2内，电机8通过卡圈7固定安装在下盖板2内，电源19为蓄电池。
所述的角度齿轮3B设置为扇形结构，角度齿轮3B通过角度齿轮本体17卡装在限位槽10内，所述的蜗杆15的两端设置为通过两个卡片4将蜗杆15卡装在下盖板2内的结构。
所述的曲柄3C设置为延伸出下盖板2的结构。
所述的下盖板2内还设置有能够防止电机8轴向窜动的挡板14。
所述的上盖板1上设置接线口9，所述的ECU18通过接线口9与转速传感器3A连接。
本发明的应用于涡轮增压器的执行器结构如附图1至附图3所示，执行器结构主要包括上盖板1、下盖板2、旋转曲柄机构3、蜗轮蜗杆机构5、驱动齿轮6、电机8等组成，其中旋转曲柄总成3包括角度传感器3A、角度齿轮3B和曲柄3C。
电机8的一端与驱动齿轮6连接在一起，与电机8一起旋转的驱动齿轮6与蜗杆齿轮啮合，从而带动蜗杆15旋转，旋转的蜗杆5再带动旋转曲柄总成3的角度齿轮3B旋转，与角度齿轮3B固定在一起旋转的曲柄3C再控制增压器调节旁通阀或喷嘴叶片的开度。
电控执行器内的角度传感器3A将角度齿轮3B旋转的角度输送给发动机电控单元ECU18，发动机ECU18根据角度传感器3A反馈的旋转角度，并结合发动机转速、进气流量、负荷，再控制电机8的运行转速(上述参数的具体数值，根据不同发动机的具体需要设定)，从而实现发动机ECU18对电控执行器的闭环控制。
下盖板2内有限位槽10，角度齿轮3B通过角度齿轮本体17卡装在限位槽10内，限位槽10与角度齿轮3B两侧配合，限制了角度齿轮3B的旋转角度，这样就可以防止由于意外情况导致曲柄3C过度旋转情况的发生。
电机8卡装在下盖板2的安装槽11内，电机8用卡圈7将直流电机8固定在下盖板2内，蜗杆15也被两个卡片4固定在下盖板2内，上盖板1上的接线口9通过发动机线束与ECU18连接在一起。
本发明所述的用于涡轮增压器的电控执行器，因其带有角度传感器，角度传感器将曲柄的旋转角度适时的传递给发动机的ECU，实现了发动机ECU对电控执行器的闭环控制。电控执行器可以精确、适时控制旁通阀或喷嘴叶片开度，提高了涡轮增压器对发动机的瞬态响应，实现涡轮增压器与发动机的良好匹配；装有气动膜片式执行器的涡轮增压器在增压器总成装配过程中，需要标定执行器弹簧的预紧力，增压器总成装配效率低，而装有电控执行器的涡轮增压器在增压器装配过程中无需做类似标定，装配效率高。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种应用于涡轮增压器的执行器结构，包括上盖板(1)，下盖板(2)，其特征在于：所述的上盖板(1)和下盖板(2)组成的腔体内安装有电机(8)，蜗轮蜗杆机构(5)，旋转曲柄机构(3)，所述的蜗轮蜗杆机构(5)设置为通过电机(8)驱动旋转的结构，所述的旋转曲柄机构(3)设置为通过蜗轮蜗杆机构(5)驱动旋转的结构，旋转曲柄机构(3)的曲柄(14)设置为延伸出上盖板(1)和下盖板(2)组成的腔体的结构，所述的电机(8)与控制电机转动的电源(19)连接。
2.根据权利要求1所述的应用于涡轮增压器的执行器结构，其特征在于：所述的电机(8)的驱动齿轮(6)与蜗轮蜗杆机构(5)的蜗杆(15)上的蜗杆齿轮(16)啮合，所述的旋转曲柄机构(3)包括角度传感器(3A)，角度齿轮(3B)，曲柄(3C)，所述的蜗杆(15)与角度齿轮(3B)组成蜗轮蜗杆机构(5)，角度传感器(3A)和曲柄(3C)分别固定安装在角度齿轮(3B)两端面上，转速传感器(3A)与ECU(18)连接。
3.根据权利要求1或2所述的应用于涡轮增压器的执行器结构，其特征在于：所述的电机(8)为直流电机，电机(8)通过两个U型结构的安装槽(11)卡装在下盖板(2)内，电机(8)通过卡圈(7)固定安装在下盖板(2)内，所述的电源(19)为蓄电池。
4.根据权利要求3所述的应用于涡轮增压器的执行器结构，其特征在于：所述的角度齿轮(3B)设置为扇形结构，角度齿轮(3B)通过角度齿轮本体(17)卡装在限位槽(10)内，所述的蜗杆(15)的两端设置为通过两个卡片(4)将蜗杆(15)卡装在下盖板(2)内的结构。
5.根据权利要求4所述的应用于涡轮增压器的执行器结构，其特征在于：所述的曲柄(3C)设置为延伸出下盖板(2)的结构。
6.根据权利要求5所述的应用于涡轮增压器的执行器结构，其特征在于：所述的下盖板(2)内还设置有能够防止电机(8)轴向窜动的挡板(14)。
7.根据权利要求6所述的应用于涡轮增压器的执行器结构，其特征在于：所述的上盖板(1)上设置接线口(9)，所述的ECU(18)通过接线口(9)与转速传感器(3A)连接。
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