CN103452643A - 涡轮增压器的双向自稳式执行器装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，包括壳体，所述壳体上设有可上下滑动的芯杆，所述壳体内安装有两套相互配合控制芯杆上下滑动的气动控制装置，工作时，带有压力的气体分别从第一气嘴和第二气嘴进入，两侧气体存在压力差，由压力控制系统进行压差的配比，当第一气嘴压力大于第二气嘴压力时，推动上橡胶膜片与上膜片座向下壳体方向移动，上膜片座带动与其连接在一起的上芯杆一起运动，上芯杆推动下膜片座、下橡胶膜片、下芯杆一起移动，密封膜片上的环形凸肋逐渐收紧，下芯杆向下壳体方向运动，推动增压器上的调节机构，实现增压器的调节。

Description

涡轮增压器的双向自稳式执行器装置

技术领域

    本发明涉及一种涡轮增压器气动执行器装置，尤其涉及一种涡轮增压器的双向自稳式气动执行器装置，属于内燃机领域。

背景技术

随着国家排放法规和用户需求的不断发展，发动机尤其是柴油发动机的增压技术也有了长足的进步，废气涡轮增压器的结构从传统的固定截面发展到了能够兼顾发动机低速扭矩的废气旁通结构增压器，到了国III排放法规实施以后，人们对于能够兼顾发动机高低速性能的发动机增压器的需求越来越强烈，可变截面涡轮增压器成为了国内外研发的重点。

在可变截面涡轮增压器中，DLP增压器是一种新型可变截面涡轮增压器，通过对传统涡轮壳的结构设计，采用了内外双层的进气通道组合，形成不同的通流截面，有效的分段利用发动机的废气能量，不但实现了变截面涡轮机的所有功能，有效满足发动机全工况范围的增压需求，同时兼顾常规无叶扩压器具有较宽流量范围的优点，并且不需要设置复杂的旋叶式气动调节结构，继承性好、结构简单，产品容易升级切换、成本低，容易快速实现工程化。但在此种可变截面涡轮增压器上，由于在涡轮壳内外层通道上设置阀门结构，面积较大，而且阀门结构位于涡轮壳进口，气流压力和流速都较高，传统气动执行器无法将阀门结构稳定的调节至需求位置，不但存在稳不住现象，更存在在气流的冲击下，阀门瞬间关闭或开至全开状态。研发一种双向自稳式执行器，实现DLP增压器的稳定调节，已是涡轮增压器厂家迫切需要解决的问题。

目前，增压器气动执行器结构如图1、图2所示，一般包括上壳体8、橡胶膜片6、膜片座7、弹簧2、下壳体1、芯杆3、气嘴10，上壳体8与下壳体1通过螺栓5与橡胶膜片6连在一起，膜片座7与芯杆3通过螺母9连接在一起，整个气动执行器通过连接螺纹孔4安装在增压器上。工作时，带有压力的气体从气嘴10进入上壳体8与橡胶膜片6形成的密闭空腔，推动橡胶膜片6与膜片座7向下壳体1方向移动，膜片座7带动与其组装在一起的芯杆3一起移动，实现对增压器的调节。这种气动执行器由于只有一侧有气压，当该气压不足以抵消阀门受到的气流冲击力时，阀门会瞬间关闭或开至全开状态，失去执行器的调节作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对传统增压器气动执行器结构在DLP增压器上的缺陷，提供一种能实现DLP涡轮增压器稳定调节的采用双向进气的双向自稳式气动执行器装置。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：

一种涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，包括壳体，所述壳体上设有可上下滑动的芯杆，所述壳体内安装有两套相互配合控制芯杆上下滑动的气动控制装置。

以下是本发明对上述方案的进一步优化：

所述壳体内具有空腔，空腔内设有一将空腔间隔成互不连通的上空腔、下空腔的分隔板，两套气动控制装置包括安装在上空腔内的第一气动控制装置和安装在下空腔内第二气动控制装置。

进一步优化： 

所述壳体包括上壳体、中壳体和下壳体，所述上壳体、中壳体和下壳体之间分别固定密封连接；所述下壳体的下端密封连接有下盖组件。

进一步优化：第一气动控制装置包括安装在上空腔内位于上壳体和中壳体之间的上膜片座，所述上膜片座的一侧连接有上橡胶膜片，所述上橡胶膜片将上空腔间隔成互不连通的第一空腔和第二空腔，所述芯杆的其中一端与上膜片座通过螺母固定连接。

进一步优化：所述第二空腔内位于上膜片座与分隔板之间的位置安装有用来对芯杆进行复位的长弹簧。

进一步优化：所述上壳体上设有与第一空腔连通的第一气嘴。

进一步优化：第二气动控制装置包括安装在下空腔内位于中壳体和下壳体之间的下膜片座，所述膜片座与芯杆固定连接。

进一步优化：所述膜片座的一侧传连接有下橡胶膜片；所述下壳体与下盖组件之间设有密封膜片，所述下橡胶膜片与分隔板之间形成第三空腔，所述下橡胶膜片与密封膜片之间形成第四空腔。

进一步优化：所述下壳体上设有与第四空腔连通的第二气嘴。

进一步优化：所述第三空腔内位于膜片座与分隔板之间的位置安装有短弹簧。

进一步优化：密封膜片上设有可拉伸的环形凸肋。

进一步优化：所述中壳体上设有与第二空腔或/和第三空腔连通的透气孔。

进一步优化：所述芯杆包括螺纹连接在一起的上芯杆和下芯杆，所述上芯杆的上端与上膜片座通过螺母固定连接；所述下芯杆的其中一端与上芯杆连接，另一端伸出到下盖组件的外部。

进一步优化：所述下橡胶膜片和密封膜片安装在上芯杆与下芯杆之间。

进一步优化：所述分隔板为直板型结构，所述分隔板的上、下两侧分别设有可容纳长弹簧和短弹簧的沉槽。

工作时，带有压力的气体分别从第一气嘴和第二气嘴进入，两侧气体存在压力差，由压力控制系统进行压差的配比。

当第一气嘴压力大于第二气嘴压力时，推动上橡胶膜片与上膜片座向下壳体方向移动，上膜片座带动与其连接在一起的上芯杆一起运动，上芯杆推动下膜片座、下橡胶膜片、下芯杆一起移动，密封膜片上的环形凸肋逐渐收紧，下芯杆向下壳体方向运动，推动增压器上的调节机构，实现增压器的调节。

在整个调节过程中，第二气嘴的压力一直存在，该压力通过下橡胶膜片、下膜片座对上芯杆产生反向作用力，确保调节的稳定性。

另一种优化方案：所述分隔板为U形结构，所述短弹簧的其中一部分位于分隔板内，长弹簧的其中一部分套装在分隔板的外部。这样，使得执行器得以轴向缩短，减小了在安装在增压器上的干涉风险。

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

附图说明

附图1是本发明背景技术中气动执行器的结构示意图；

附图2是附图1的右视图；

附图3是本发明实施例1中气动执行器的结构示意图；

附图4是附图3的右视图；

附图5是本发明实施例2中气动执行器的结构示意图；

附图6是附图5的右视图。

图中：1-下壳体；2-弹簧；3-芯杆；4-连接螺纹孔；5-螺栓；6-橡胶膜片；7-膜片座；8-上壳体；9-螺母；10-气嘴；11-第一气嘴；12-长弹簧；13-第一空腔；14-第二空腔；15-分隔板；16-沉槽；17-透气孔；18-第三空腔；19-下膜片座；20-下橡胶膜片；21-第四空腔；22-密封膜片；23-下盖组件；24-下芯杆；25-上芯杆；26-第二气嘴；27-中壳体；28-短弹簧；29-上橡胶膜片；30-上膜片座；31-环形凸肋。

具体实施方式

实施例1，如图3、图4所示，一种涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，包括壳体，所述壳体上设有可上下滑动的芯杆，所述壳体内具有空腔，空腔内安装有相互配合控制芯杆上下滑动的气动控制装置，空腔内设有一将空腔间隔成互不连通的上空腔、下空腔的分隔板4。

所述壳体包括上壳体8、中壳体27和下壳体1，所述上壳体8、中壳体27和下壳体1之间分别通过螺栓5固定密封连接。

所述下壳体1的下端密封连接有下盖组件23。

所述气动控制装置包括安装在上空腔内的第一气动控制装置和安装在下空腔内第二气动控制装置。

第一气动控制装置包括安装在上空腔内位于上壳体8和中壳体27之间的上膜片座30，所述上膜片座30的一侧连接有上橡胶膜片29，所述上橡胶膜片29将上空腔间隔成互不连通的第一空腔13和第二空腔14，所述芯杆的其中一端与上膜片座30通过螺母9固定连接。

所述上壳体8上设有与第一空腔13连通的第一气嘴11。带有压力气体由此进入第一空腔13。

所述第二空腔14内位于上膜片座30与分隔板15之间的位置安装有用来对芯杆进行复位的长弹簧12。

第二气动控制装置包括安装在下空腔内位于中壳体27和下壳体1之间的下膜片座19，所述膜片座19与芯杆固定连接。

所述膜片座19的一侧传连接有下橡胶膜片20；所述下壳体1与下盖组件23之间设有密封膜片22，所述下橡胶膜片20与分隔板15之间形成第三空腔18，所述下橡胶膜片20与密封膜片22之间形成第四空腔21，所述下壳体1上设有与第四空腔21连通的第二气嘴26。带有压力气体由此进入第四空腔21。

密封膜片22上设有可拉伸的环形凸肋31。可随着芯杆的运动伸开或收紧。

所述第三空腔18内位于膜片座19与分隔板15之间的位置安装有短弹簧28。

所述分隔板15为直板型结构，所述分隔板15的上、下两侧分别设有可容纳长弹簧12和短弹簧28的沉槽16。长弹簧12和短弹簧28的弹性系数不同。

所述中壳体27上设有与第二空腔13或/和第三空腔18连通的透气孔17。

所述芯杆包括螺纹连接在一起的上芯杆25和下芯杆24，所述上芯杆25的上端与上膜片座30通过螺母9固定连接；所述下芯杆24的其中一端与上芯杆25连接，另一端伸出到下盖组件23的外部。

所述下橡胶膜片20与密封膜片22安装在上芯杆25与下芯杆24之间。

工作时，带有压力的气体分别从第一气嘴11和第二气嘴26进入，两侧气体存在压力差，由压力控制系统进行压差的配比。

当第一气嘴压力11大于第二气嘴26压力时，推动上橡胶膜片29与上膜片座30向下壳体1方向移动，上膜片座30带动与其连接在一起的上芯杆25一起运动，上芯杆25推动下膜片座19、下橡胶膜片20、下芯杆24一起移动，密封膜片22上的环形凸肋31逐渐收紧，下芯杆24向下壳体1方向运动，推动增压器上的调节机构，实现增压器的调节。

在整个调节过程中，第二气嘴26的压力一直存在，该压力通过下橡胶膜片20、下膜片座19对上芯杆25产生反向作用力，确保调节的稳定性。

实施例2，如图5、图6所示，上述实施例1中，所述分隔板15还可以设计为U形结构，所述短弹簧28的其中一部分位于分隔板15内，长弹簧12的其中一部分套装在分隔板15的外部，这样，使得执行器得以轴向缩短，减小了在安装在增压器上的干涉风险，其他原理、结构皆同实施例1。

现在我们已经按照国家专利法对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员会识别本文所公开的具体实施例的改进或代替。这些修改是在本发明的精神和范围内的。

Claims (16)

1.一种涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，包括壳体，所述壳体上设有可上下滑动的芯杆，其特征在于：所述壳体内安装有两套相互配合控制芯杆上下滑动的气动控制装置。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

所述壳体内具有空腔，空腔内设有一将空腔间隔成互不连通的上空腔、下空腔的分隔板（4），两套气动控制装置包括安装在上空腔内的第一气动控制装置和安装在下空腔内第二气动控制装置。

3.根据权利要求2所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：所述壳体包括上壳体（8）、中壳体（27）和下壳体（1），所述上壳体（8）、中壳体（27）和下壳体（1）之间分别固定密封连接；所述下壳体（1）的下端密封连接有下盖组件（23）。

4.根据权利要求3所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

第一气动控制装置包括安装在上空腔内位于上壳体（8）和中壳体（27）之间的上膜片座（30），所述上膜片座（30）的一侧连接有上橡胶膜片（29），所述上橡胶膜片（29）将上空腔间隔成互不连通的第一空腔（13）和第二空腔（14），所述芯杆的其中一端与上膜片座（30）通过螺母（9）固定连接。

5.根据权利要求4所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：所述第二空腔（14）内位于上膜片座（30）与分隔板（15）之间的位置安装有用来对芯杆进行复位的长弹簧（12）。

6.根据权利要求5所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：所述上壳体（8）上设有与第一空腔（13）连通的第一气嘴（11）。

7.根据权利要求4-6任一所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：第二气动控制装置包括安装在下空腔内位于中壳体（27）和下壳体（1）之间的下膜片座（19），所述膜片座（19）与芯杆固定连接。

8.根据权利要求7所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

所述膜片座（19）的一侧传连接有下橡胶膜片（20）；所述下壳体（1）与下盖组件（23）之间设有密封膜片（22），所述下橡胶膜片（20）与分隔板（15）之间形成第三空腔（18），所述下橡胶膜片（20）与密封膜片（22）之间形成第四空腔（21）。

9.根据权利要求8所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

所述下壳体（1）上设有与第四空腔（21）连通的第二气嘴（26）。

10.根据权利要求9所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

所述第三空腔（18）内位于膜片座（19）与分隔板（15）之间的位置安装有短弹簧（28）。

11.根据权利要求10所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

密封膜片（22）上设有可拉伸的环形凸肋（31）。

12.根据权利要求11所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：所述中壳体（27）上设有与第二空腔（13）或/和第三空腔（18）连通的透气孔（17）。

13.根据权利要求12所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

所述芯杆包括螺纹连接在一起的上芯杆（25）和下芯杆（24），所述上芯杆（25）的上端与上膜片座（30）通过螺母（9）固定连接；所述下芯杆（24）的其中一端与上芯杆（25）连接，另一端伸出到下盖组件（23）的外部。

14.根据权利要求13所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

所述下橡胶膜片（20）和密封膜片（22）安装在上芯杆（25）与下芯杆（24）之间。

15.根据权利要求14所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：

所述分隔板（15）为直板型结构，所述分隔板（15）的上、下两侧分别设有可容纳长弹簧（12）和短弹簧（28）的沉槽（16）。

16.根据权利要求14所述的涡轮增压器的双向自稳式执行器装置，其特征在于：所述分隔板（15）为U形结构，所述短弹簧（28）的其中一部分位于分隔板（15）内，长弹簧（12）的其中一部分套装在分隔板（15）的外部。

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