CN102933818A - 用于操纵活门的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操纵活门(2)的装置(1),特别是用于操纵内燃机用的废气涡轮增压器(3)中的废气旁通阀-活门,该装置包括一调整杆(4),调整杆能够被致动器(5)基本上沿轴向方向移动并且调整杆在其背离致动器(5)的那侧上通过第一销栓(6)在第一滑槽(7)内引导,其中,在第一销栓(6)上铰接地设置有一滑块(8),该滑块在背离第一销栓(6)的那侧上通过第二销栓(9)在第一滑槽(7)内引导,在第二销栓(9)上铰接地设置有一摇杆(11)并且该摇杆(11)在背离第二销栓(9)的那侧上可旋转地支承在机壳、优选涡轮机壳体(17)中,并且活门(2)是在背离第二销栓(9)的那侧设置于摇杆(11)上。利用本发明的设计,可以有益地实现对活门的非线性调整。

Description

用于操纵活门的装置
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1前序部分所述特征的用于操纵活门的装置。
背景技术
本发明着眼于成套设置的废气涡轮增压器,该废气涡轮增压器借助一个用负压操纵的废气旁通阀-活门(Bypass-Klappe,旁路阀门)来变换增压压力调控。据此,在负压罐中产生的作用力通过连杆被传递到废气旁通阀-活门上。
对于技术背景,例如可参引德国公开文献DE 100 27 668A1,本发明正是以此为出发点。在这个公开文献中,介绍了一种用以控制连接于内燃机的废气涡轮增压器的压缩机功率的装置。该发明提出:借助一个双压力罐(Bi-Druckdose)来打开和关闭废气旁通阀-阀体,该双压力罐的一个压力室(超压调整器)与一个压力源相连接以及该双压力罐的另一压力室(负压调整器)与一个真空泵相连接。该发明的优点在于:废气旁通阀-阀体或者说废气旁通阀-活门的整个调整范围总是可以与内燃机的运行状态无关地加以利用。这样特别是具有如下优点:在内燃机的无增压需求的部分负荷运行当中,废气旁通阀-阀体可以完全打开以及因此能够减少节流损失和压头损失。
利用这种构造设计实现了一种在整个调整范围上接近直线的压力-行程曲线。
特别是在借助负压控制的废气旁通阀-致动机构中,不但在负压罐中产生的力而且通常情况下还有致动器的连杆行程都受到很大限制。这所导致的结果是:废气旁通阀-活门实际上只能实现很小的张开角,因而废气旁通阀-通道在流动技术上只能受限地被开放。但是在某些情况下和在对废气及增压系统有相应要求时,需要将废气旁通阀(或者也被称作旁路)打开得很大,因而打开程度要超过现今常用的最大张开角。
这样,例如通过下述方式实现非常迅速的催化剂起动反应,也就是说催化剂达到了其转化温度的50%,(未来废气排放标准的可实现性的一个先决条件,例如EU6):热的废气在内燃机启动之后的最初几秒钟内经过废气旁通阀直接到达催化剂孔芯结构并在那里有针对性地使所谓的催化剂起燃加速,而不损失过多的热焓,如同其在通过废气涡轮增压器的涡轮机的流动路径上的情况一样。
为了扩大可能的张开区域,在废气旁通阀-活门的内侧杠杆与外侧杠杆之间的杠杆比的持久变化通常而言对此目的仅仅是有限地适用于目标达成,因为要由致动机构提供的力在这种情况下得提高。恰恰在这个区域内,负压系统如其现今通常所应用的那样大大地受到限制。由于负压罐的最大的作用力是最大可能的负压与致动器中可实现的膜片面积的乘积,从而该系统的极限立即变得一清二楚。最大负压被物理地限制在理论上1bar的相对压力(实际中为约800至900mbar的相对压力),最大膜片面积或者说最大膜片直径通常由现有的结构空间预先确定并且受到这个结构空间的限制。由于膜片在给定直径的情况下也仅仅允许变形至一定的程度,结果便是致动机构的行程也受到限制。
虽然以超压控制方式工作的系统由于较高的、可实现的相对压力而能够施加较大的力,但是在行程方面一样受到限制。
虽然以电致动机构工作的系统在提高行程的同时能够达到较大的力,然而带有集成式传动装置的致动器的构造结构通常要明显大于常用的负压罐或者压力罐。
发明内容
本发明的目的是,提供一种如何能够以相同的致动机构行程产生较大活门角或者较大作用力的措施。
上述目的通过权利要求1特征部分中所述的特征得以实现。
作为措施本发明为废气旁通阀-活门设置了一个“滑槽引导的”操控机构。本发明的特征特别在于:它能够在废气旁通阀-杠杆、摇杆上实现可变的杠杆比(杠杆特性)。在废气旁通阀-杠杆关闭时,调整杆的着力点作用于杠杆变大的废气旁通阀-杠杆上,通过这种方式能实现废气旁通阀-活门的高关闭力或者高关闭保持力(Zuhaltekraft)。在废气旁通阀-活门打开所依循的另一方向上,杠杆变小,其结果是:利用调整杆的行程能够实现增大的废气旁通阀-活门张开角。通过对这种运动学设置方式的杠杆比和角系数
Figure BDA00002478082800031
的恰当设计,可以根据相应的使用情况对作用力特性和行程特性卓有成效(针对于目标达成)地进行设计。
根据边界条件和对系统的特殊要求,可以考虑采取各种不同的运动学设置方式。在图1中示出的系统表示的仅仅是一种可能的示例性设置方式。滑槽(滑块在该滑槽内移动)可以如所示出的那样被设计成单独的滑槽也可以被设计成一个贯通地连在一起的滑槽。在此,滑槽可以在不同的实施例中被成形为直的或者弧形的,或者甚至被构造成任意曲线形。在此,滑槽的造形就是一个用以作用影响行程-角度-功能的调整参量,致动器以该行程-角度-功能使废气旁通阀-活门运动。
行程-角度-功能同样可以受到滑块上第一与第二销栓之间的间距的作用影响,它通过这些销栓在这个或这些滑槽中运行。可以完全与两个销栓的位置无关地选择调整杆在滑块上的着力点和所述滑块在摇杆上的着力点。在图1中,两个销栓与着力点是叠合的,因而能够在结构上很容易地实现,由此,部件的数量和装配费用保持很少。
另外还可以考虑取消滑块,方式是:将上面所示出的滑块着力点和调整杆着力点合并置于摇杆上以及在一个共同的滑槽中引导。然而由于在这种情况下调整杆的连接点在滑槽引导机构中本身必须要相对杆轴线进行一种提高的(增加的)横向运动,其结果就是可能导致膜片或者致动机构的较高的、并且可能减少使用寿命的负荷。为了避免这一点,在另一可选方案中,调整杆可以被轴向引导,从而它就不会相对其主运动方向成横向地偏移。在这个情况中,调整杆的着力点能够无需自身的滑槽引导而通过一个杠杆与摇杆的被滑槽引导的着力点相连接。
在另一个实施方式中,也可以设置两个或者更多滑块,通过这种方式,活门的调整运动能够被设计得更具针对性。
滑槽几何形状的选择、调整杆和摇杆的连接点的位置、一个或多个滑块的引导点的间距、其余的杠杆和几何特性以及不同工作点中相应的角度调整也都以满足需设计的系统的要求为目标并且符合要求地加以选定。
本发明的有益发展设计在从属权利要求中给出。
根据如权利要求2所述的设计,可以有益地在废气旁通阀-活门的内侧杠杆与外侧杠杆之间实现可变的杠杆比。
如权利要求3所述的设计是一种特别优选的实施方案,该实施方案允许实现不同的运动学模式。
如权利要求4所述的设计减小了装置中的摩擦并且降低磨损。
如权利要求5所述的设计是一种特别优选的实施方案。
如权利要求6所述的设计是一种在运动学模式方面经过特别验证的实施方式,该实施方式同时具有很高的机械稳定性。
如权利要求7和8所述的致动器是经过特别验证的实施方案。
附图说明
下文将参照4个附图借助2个实施例详细阐述本发明。附图中:
图1为本发明的用于操纵活门的装置的第一实施例的俯视图;
图2为本发明的用于操纵活门的装置的第二实施例的三维表示俯视图;
图3为本发明的用于操纵活门的装置的活门臂的剖视图;
图4为本发明的用于操纵活门的装置的第一销栓的剖视图。
具体实施方式
图1示出的是本发明的用于操纵活门2的装置1的俯视图,特别是用于操纵内燃机用的废气涡轮增压器3中的废气旁通阀-活门。该装置1包括一调整杆4,此调整杆可以基本上沿轴向方向被在图2中示出的致动器5移动并且此调整杆在其背离致动器的那侧上通过第一销栓6在第一滑槽7内引导。另外,在第一销栓6上铰接地设置有一个滑块8,该滑块在背离第一销栓6的那侧上通过第二销栓9在第二滑槽10内引导,其中,在第二销栓9上铰接地设置有一个摇杆11。摇杆11在背离第二销栓9的那侧上经由一个活门臂16可旋转地被支承在机壳中,例如在废气涡轮增压器3的涡轮机壳体17中,其中,活门2被安装在活门臂16上。
在这个第一实施例中,滑槽板12具有第一滑槽7和第二滑槽10。此外,摇杆11具有第二销栓9用的滑槽13。在这个第一实施例中,滑槽7、10、13被设计成直的,但是第一和/或第二和/或第三滑槽7、10、13也可以具有任意的曲线形状。
在一个特别优选的实施例中,为了减小摩擦并因此减少磨损及调整力,第一和/或第二销栓6、9被滚动支承在第一和/或第二和/或第三滑槽7、10、13中。
优选地,第一和第二滑槽7、10被设置在滑槽板12中,该滑槽板以优选的方式或者是废气涡轮增压器3的涡轮机壳体17的一部分或者是废气涡轮增压器的涡轮机壳体的被固定连接的附装部件。
特别优选地,在图2中所示的致动器5以气动方式或者电动机械方式或者液压方式操纵。在气动致动器5的情况下,该致动器优选为超压致动器或负压致动器(
Figure BDA00002478082800051
Underdruckaktuator)。
在又一个其他的实施例中,滑块8也可以设置在调整杆4、摇杆11和滑槽板12之间。
图2示出的是本发明的用于操纵活门2的装置1的俯视图,所述活门是设置在废气涡轮增压器3上。原则上在图2中所涉及的运动学模式与在图1中相同,但是在这个第二实施例中,滑槽板12具有弯曲的第一滑槽7以及弯曲的第二滑槽10。同样被示出的是用于驱动调整杆4的致动器5。如已经对图1所做的说明那样,滑槽板12被固定地安装在废气涡轮增压器3的涡轮机壳体17上。
图3示出的是本发明的装置1的涡轮机壳体17和活门臂16的剖视图。在图3中可以清楚看到用于第二销栓9的滚动轴承14,所述第二销栓则又通过一个止动机构15保持定位。另外在图3中可以清楚地看出本发明的装置1的三层结构。摇杆11位于装置1的背离涡轮机壳体17的那侧上,滑块8位于朝向涡轮机壳体17的那侧上以及滑槽板12位于它们之间,该滑槽板相对涡轮机壳体17是位置固定的。如已经阐述的那样,滑块8也可以设置在调整杆4、摇杆11和滑槽板12之间。
图4示出的是第一销栓6以及涡轮机壳体17的一部分的剖视图。第一销栓6也具有一个止动机构15并且又具有一个滚动轴承14以及滑槽板12被位置固定地设置在涡轮机壳体17上。
与传统的连杆致动机构相比,在使用同样的致动器5的情况下,按照本发明能够产生明显增大的活门张开角。有关作用力和行程的设计重点可以分别根据边界条件和对系统的具体要求进行多种多样的定义和调整。
这样,例如可以争取在废气旁通阀-活门2的关闭点中达到对于很高的、传递的作用力有利的运动学特性(高关闭力或者高关闭保持力),而在另一方向上可以考虑在对操纵力要求明显更小的情况下实现大的张开角。
简而言之得到了特别是如下的优点:
-通过滑槽引导的操控机构,能够提高废气旁通阀-活门的最大张开角;
-尽管张开角很大,依然能够达到高的关闭力;
-可以非常容易地调制的、角度关于行程的功能特性曲线(从渐减到渐增);
-不需要借助电动的废气旁通阀-调整器使致动机构电气化;
-为满足未来的废气排放标准(例如EU6),可以加速催化剂起燃;
-可以提高涡轮机的去扼流作用(Entdrosselung);
-扩大在发动机配气机构变换中的应用可能性;
-与电动调整器相比,构件成本降低;
-现今的涡轮增压器系列结构能够容易地适配于具有滑槽引导式操控机构的本发明的状况。
附图标记列表
1.装置
2.活门
3.废气涡轮增压器
4.调整杆
5.致动器
6.第一销栓
7.第一滑槽
8.滑块
9.第二销栓
10.第二滑槽
11.摇杆
12.滑槽板
13.第三滑槽
14.滚动轴承
15.止动机构
16.活门臂
17.涡轮机壳体

Claims (8)

1.用于操纵活门(2)的装置(1),特别是用于操纵内燃机用的废气涡轮增压器(3)中的废气旁通阀-活门,该装置包括一调整杆(4),所述调整杆能被致动器(5)基本上沿轴向方向移动并且所述调整杆在其背离所述致动器(5)的那侧上通过第一销栓(6)在第一滑槽(7)内引导,其特征在于:在所述第一销栓(6)上铰接地设置有一滑块(8),该滑块在背离所述第一销栓(6)的那侧上通过第二销栓(9)在所述第一滑槽(7)内引导,其中,在所述第二销栓(9)上铰接地设置有一摇杆(11)并且该摇杆(11)在背离所述第二销栓(9)的那侧上可旋转地支承在机壳、优选涡轮机壳体(17)中,并且所述活门(2)是在背离所述第二销栓(9)的那侧设置于所述摇杆(11)上。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于:所述第二销栓(9)在摇杆(11)中被支承于一第三滑槽(13)内。
3.如权利要求1或2所述的装置,其特征在于:第一和/或第三滑槽(7,13)具有曲线形状。
4.如权利要求1至3之任一项所述的装置,其特征在于:第一和/或第二销栓(6,9)被滚动支承于第一和/或第三滑槽(7,13)内。
5.如权利要求1至4之任一项所述的装置,其特征在于:所述第一滑槽(7)位置固定地设置在一滑槽板(12)内。
6.如前述权利要求之任一项所述的装置,其特征在于:所述第一滑槽(7)分开成为所述第一滑槽(7)和一第二滑槽(10)。
7.如前述权利要求之任一项所述的装置,其特征在于:所述致动器(5)能以气动方式或者电动机械方式或者液压方式操纵。
8.如权利要求7所述的装置,其特征在于:所述致动器(5)为超压致动器或者负压致动器。
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