CN106089408A - 一种涡轮增压电子执行器及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮增压电子执行器及其安装方法，属于电子执行器领域，所述涡轮增压电子执行器包括壳体、电机、上盖、连接板、PCBA电路板、磁铁、齿轮Ⅱ、扇形齿轮、齿轮Ⅰ、轴、防尘盖、马达主动齿轮、输出轴、连接机构；本发明结构紧凑，控制精度高，控制灵敏反应迅速，解决了传统机械式放气阀反应滞后现象以及精度不高的缺点。本发明提供的电子执行器在用于乘用车和商用车时对柴油涡轮增压器和汽油废气旁通涡轮增压器均可提供更快速、稳态、灵敏的控制。在额定功率相同的情况下，电子执行器可以改善燃油经济性，并提升低速扭矩。电子执行器通过对电机驱动程序的编制实现控制目标并利用传感器进行执行器输出位置的反馈值。

Description

一种涡轮增压电子执行器及其安装方法

技术领域

本发明属于电子执行器领域，具体地说，涉及一种涡轮增压电子执行器及其安装方法。

背景技术

涡轮增压器采用气动执行器的目的是为了保证发动机在低、中速范围内与涡轮增压器具有最佳的匹配效果，以便发动机能够得到较充足的空气量，并与随之加大的燃油供给量相适应，增大低速扭矩，改善燃油消耗，在高速范围通过排气放气（即部分废气不经过涡轮而直接进入排气管）以避免增压器转子超速或增压压力过高而引起气缸内燃烧压力过大，加剧发动机的机械负荷等。也就是说，涡轮增压器采用排气放气阀，重点是改善发动机的低速扭矩特征，同时兼顾发动机在高速运行时性能指标及使用可靠性。

气动执行器的启闭由增压压力自动控制，将压气机出口的增压压力引入放气阀调节器的密闭压力室内，当增压压力达到或超过规定值时，其膜片将克服左边的弹簧力，与连动推杆一起向左移动，推动摇臂绕销轴旋转，使放气阀开启，实现排气旁通放气，控制增压器转速的上升。

而现有机械式放气阀存在弹簧PC-LC(气压行程曲线)升压和降压曲线不一致，导致涡轮增压器里的放气阀在升压和降压过程中控制压力不稳定导致废气能量的损失，对于发动机降低能耗提高燃油利用率不利。气动执行器的响应速度相对较慢，而且耗时长，由气压控制，总体涡轮增压器控制相对不太准确。这种机械式控制对于提升发动机性能、燃油效率和排放量没有电子执行器响应灵活。气动执行器通过发动机提供压力，而且需要车辆配备并依赖真空系统，这样会增加发动机的结构。气动执行器对于诊断系统也不显著，因此对系统的可靠性也不高。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种响应速度更快，耗时短，总体涡轮增压器控制更精确的涡轮增压电子执行器，从提升发动机性能、燃油的燃烧效率，使废气的排放量得到有效控制。由于电子执行器不通过发动机提供压力，当配备电子执行器时，涡轮增压器对真空系统不再有依赖性，这简化了发动机结构。同时，通过电子执行器设计可以增强诊断能力，从而提高系统可靠性。

为了达到上述目的，本发明提出如下技术方案：

所述的涡轮增压电子执行器包括壳体1、电机2、螺钉3、上盖4、连接销5、连接板6、滚针轴承7、PCBA电路板8、磁铁9、齿轮Ⅱ10、扇形齿轮11、齿轮Ⅰ12、轴13、轴套14、防尘盖15、马达主动齿轮16、输出轴17，所述的电机2通过螺钉3固定安装在壳体1的右侧内腔中，电机2上安装有马达主动齿轮16，所述的齿轮Ⅱ10、齿轮Ⅰ12分别通过两根轴13安装在电机2左侧的壳体1内，齿轮Ⅱ10与马达主动齿轮16啮合，齿轮Ⅰ12与齿轮Ⅱ10啮合，所述的输出轴17的下端通过轴套14安装在壳体1上，并穿出壳体1，输出轴17上设置有与其注塑成一体结构的扇形齿轮11，扇形齿轮11与齿轮Ⅰ12啮合，扇形齿轮11的顶部安装有磁铁9，所述的上盖4与壳体1采用激光焊接密封连接，PCBA电路板8安装在上盖4的内侧，所述的输出轴17的上端通过滚针轴承7安装在上盖4上，输出轴17穿出上盖4的部分通过由连接板6和连接销5组成的连杆机构连接，所述的防尘盖15有两个，分别安装在输出轴17的两端，且分别位于壳体1和上盖4的外侧。

作为优选，所述的轴套14采用自润滑粉末冶金铜制成，轴套14与输出轴17间隙配合。

作为优选，所述的电机2为直流有刷电机。

作为优选，所述的滚针轴承7与输出轴17间隙配合。

作为优选，所述的电机2与发动机ECU封闭控制模块联锁，发动机ECU设置在电机2的前端。

作为优选，所述的PCBA电路板8上安装的芯片为三维感应的霍尔效应传感器芯片。

作为优选，所述的磁铁9采用钕铁硼材料制成。

作为优选，所述的扇形齿轮11和输出轴17是采用花键形式注塑成型。

作为优选，所述的连接销5与连接板6是采用铆接连接，连接板6与输出轴17采用花键过盈配合，连接板6由不锈钢粉末冶金成型。

以上记载的涡轮增压电子执行器的装配方法，由以下步骤组成：

1）零件接收

将涡轮增压电子执行器所需的各个零件运往装配车间；

2）零件组装

a）采用压装机器先在壳体1上压装两根轴13和一个轴套14，然后手动安装电机2，并采用自动螺丝枪将螺钉3攻入对电机2进行锁紧，分别在两根轴13上安装齿轮Ⅱ10与齿轮Ⅰ12；

b）将滚针轴承7、PCBA电路板8依次压装在上盖4上，检验安装精度后，将磁铁9机器压装在扇形齿轮11上；

c）将连接销5与连接板6铆接，将扇形齿轮11压装在上盖4上，并使输出轴17穿过上盖4，将连接销5与连接板6铆接形成的连接机构机器压入输出轴17穿出上盖（4）的伸出端上；

d）将上盖4和壳体1手动合体，激光焊接壳体1与上盖4的连接处；

e）将防尘盖15手动安装在输出轴17的两端；

3）气密检测

参考VW80000标准，采用泄露仪检测执行器总成的气密性；

4）性能测试

参考VW80000标准，检测执行器总成的性能；

5）对执行器进行打码包装。

本发明的有益效果：

本发明提供的执行器，客户端装配选择性大，安装方便，且防尘效果好；本发明发动机ECU封闭控制模块控制涡轮机和压气机的旋转来维持理论最优空燃比，进而提高燃油经济性，降低氮氧化合物和颗粒物排放。本发明结构紧凑，控制精度高，控制灵敏反应迅速，解决传统机械式放气阀反应滞后现象以及精度不高的缺点。与气动执行器相比，本发明提供的电子执行器在用于乘用车和商用车时对柴油涡轮增压器和汽油废气旁通涡轮增压器均可提供更快速、稳态、灵敏的控制。在额定功率相同的情况下，电子执行器可以改善燃油经济性，并提升低速扭矩。电子执行器通过对电机驱动程序的编制实现控制目标并利用传感器进行执行器输出位置的反馈值。并且本发明结构简单、控制方便、执行可靠、传动比大、成本低廉，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中，1-壳体、2-电机、3-螺钉、4-上盖、5-连接销、6-连接板、7-滚针轴承、8-PCBA电路板、9-磁铁、10-齿轮Ⅱ、11-扇形齿轮、-12齿轮Ⅰ、13-轴、14-轴套、15-防尘盖、16-马达主动齿轮、17-输出轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，所述的涡轮增压电子执行器包括壳体1、电机2、螺钉3、上盖4、连接销5、连接板6、滚针轴承7、PCBA电路板8、磁铁9、齿轮Ⅱ10、扇形齿轮11、齿轮Ⅰ12、轴13、轴套14、防尘盖15、马达主动齿轮16、输出轴17，所述的电机2通过螺钉3固定安装在壳体1的右侧内腔中，电机2上安装有马达主动齿轮16，所述的齿轮Ⅱ10、齿轮Ⅰ12分别通过两根轴13安装在电机2左侧的壳体1内，所述的电机2为直流有刷电机，电机2与发动机ECU封闭控制模块联锁，发动机ECU设置在电机2的前端。齿轮Ⅱ10与马达主动齿轮16啮合，齿轮Ⅰ12与齿轮Ⅱ10啮合，所述的输出轴17的下端通过轴套14安装在壳体1上，并穿出壳体1，所述的轴套14采用自润滑粉末冶金铜制成，轴套14与输出轴17间隙配合。输出轴17上设置有与其注塑成一体结构的扇形齿轮11，扇形齿轮11与齿轮Ⅰ12啮合，扇形齿轮11和输出轴17是采用花键形式注塑成型，可承受转矩大。扇形齿轮11的顶部安装有磁铁9，所述的磁铁9采用钕铁硼材料制成。所述的上盖4与壳体1采用激光焊接密封连接，PCBA电路板8安装在上盖4的内侧，所述的PCBA电路板8上安装的芯片为三维感应的霍尔效应传感器芯片，控制灵敏反应迅速，三维感应的霍尔效应传感器芯片可对温度，气隙的变化进行补偿，对磁铁的要求降低到最小程度，可编程及擦写，精度高，线性误差在0.2%以内；耐高温，可长期在工作环境160℃下工作，该芯片装配在PCBA电路板8，同时，磁铁9采用高性能的钕铁硼材料，耐高温，高性能，抗老化，与三维感应的霍尔效应传感器芯片形成霍尔式感应，输出信号，以达到控制本执行器，且磁铁9的形状可以多样化，如：圆形，长方形，弧形，适用范围广。所述的输出轴17的上端通过滚针轴承7安装在上盖4上，同时，输出轴17的下端穿出壳体1，使得输出连接机构可以根据客户需求选择在壳体1端的输出，也可以在上盖4端输出，安装方便，扩大执行器的使用范围。所述的滚针轴承7与输出轴17间隙配合。输出轴17穿出上盖4的部分通过由连接板6和连接销5组成的连杆机构连接，所述的连接销5与连接板6是采用铆接连接，连接板6与输出轴17采用花键过盈配合，增大输出轴17的传递扭矩；连接板6由不锈钢粉末冶金成型，强度高，防腐蚀性能好，可传递扭矩大。所述的防尘盖15有两个，分别安装在输出轴17的两端，且分别位于壳体1和上盖4的外侧，这样既方便客户对输出端的选择，且能够对执行器的内部元件起到良好的防尘作用，提高执行器的控制精度，延长执行器的使用寿命。设置连个防尘盖15遮挡住输出轴17的两个伸出端，在执行器的使用过程中，输出连接机构可以根据客户需求选择在壳体端输出，也可以在上盖端输出，客户端装配选择性大，安装方便。

以上记载的涡轮增压电子执行器的装配方法，由以下步骤组成：

1）零件接收

将涡轮增压电子执行器所需的各个零件运往装配车间；

2）零件组装

a）采用压装机器先在壳体1上压装两根轴13和一个轴套14，然后手动安装电机2，并采用自动螺丝枪将螺钉3攻入对电机2进行锁紧，分别在两根轴13上安装齿轮Ⅱ10与齿轮Ⅰ12；

b）将滚针轴承7、PCBA电路板8依次压装在上盖4上，检验安装精度后，将磁铁9机器压装在扇形齿轮11上；

c）将连接销5与连接板6铆接，将扇形齿轮11压装在上盖4上，并使输出轴17穿过上盖4，将连接销5与连接板6铆接形成的连接机构机器压入输出轴17穿出上盖（4）的伸出端上；

d）将上盖4和壳体1手动合体，并采用激光焊接壳体1与上盖4的连接处，提高连接密实性；

e）将防尘盖15手动安装在输出轴17的两端；

3）气密检测

参考VW80000标准，采用泄露仪检测执行器总成的气密性；

4）性能测试

参考VW80000标准，检测执行器总成的性能；

5）对执行器进行打码包装。

本发明采用一套完整的安装方法实现涡轮增压电子执行器的装配，根据此安装方法能够使得涡轮增压电子执行器的装配有条不紊的进行装配，从而在保证装配效率的同时，保证涡轮增压电子执行器的装配质量，降低次品率。

本发明的输出连接机构可以根据客户需求选择在壳体端输出，也可以在上盖端输出。客户端装配选择性大，安装方便。本发明结构紧凑，控制精度高，控制灵敏反应迅速，解决传统机械式放气阀反应滞后现象以及精度不高的缺点。与气动执行器相比，本发明提供的电子执行器在用于乘用车和商用车时对柴油涡轮增压器和汽油废气旁通涡轮增压器均可提供更快速、稳态、灵敏的控制。在额定功率相同的情况下，电子执行器可以改善燃油经济性，并提升低速扭矩。电子执行器通过对电机驱动程序的编制实现控制目标并利用传感器进行执行器输出位置的反馈值。并且本发明结构简单、控制方便、执行可靠、传动比大、成本低廉，适于推广应用。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的涡轮增压电子执行器包括壳体（1）、电机（2）、螺钉（3）、上盖（4）、连接销（5）、连接板（6）、滚针轴承（7）、PCBA电路板（8）、磁铁（9）、齿轮Ⅱ（10）、扇形齿轮（11）、齿轮Ⅰ（12）、轴（13）、轴套（14）、防尘盖（15）、马达主动齿轮（16）、输出轴（17），所述的电机（2）通过螺钉（3）固定安装在壳体（1）的右侧内腔中，电机（2）上安装有马达主动齿轮（16），所述的齿轮Ⅱ（10）、齿轮Ⅰ（12）分别通过两根轴（13）安装在电机（2）左侧的壳体（1）内，齿轮Ⅱ（10）与马达主动齿轮（16）啮合，齿轮Ⅰ（12）与齿轮Ⅱ（10）啮合，所述的输出轴（17）的下端通过轴套（14）安装在壳体（1）上，并穿出壳体（1），输出轴（17）上设置有与其注塑成一体结构的扇形齿轮（11），扇形齿轮（11）与齿轮Ⅰ（12）啮合，扇形齿轮（11）的顶部安装有磁铁（9），所述的上盖（4）与壳体（1）采用激光焊接密封连接，PCBA电路板（8）安装在上盖（4）的内侧，所述的输出轴（17）的上端通过滚针轴承（7）安装在上盖（4）上，输出轴（17）穿出上盖（4）的部分通过由连接板（6）和连接销（5）组成的连杆机构连接，所述的防尘盖（15）有两个，分别安装在输出轴（17）的两端，且分别位于壳体（1）和上盖（4）的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的轴套（14）采用自润滑粉末冶金铜制成，轴套（14）与输出轴（17）间隙配合。

3.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的电机（2）为直流有刷电机。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的滚针轴承（7）与输出轴（17）间隙配合。

5.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的电机（2）与发动机ECU封闭控制模块联锁，发动机ECU设置在电机（2）的前端。

6.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的PCBA电路板（8）上安装的芯片为三维感应的霍尔效应传感器芯片。

7.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的磁铁（9）采用钕铁硼材料制成。

8.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的扇形齿轮（11）和输出轴（17）是采用花键形式注塑成型。

9.根据权利要求1所述的一种涡轮增压电子执行器，其特征在于：所述的连接销（5）与连接板（6）是采用铆接连接，连接板（6）与输出轴（17）采用花键过盈配合，连接板（6）由不锈钢粉末冶金成型。

10.以上任意一条权利要求中记载的涡轮增压电子执行器的装配方法，其特征在于：由以下步骤组成：

1）零件接收

将涡轮增压电子执行器所需的各个零件运往装配车间；

2）零件组装

a）采用压装机器先在壳体（1）上压装两根轴（13）和一个轴套（14），然后手动安装电机（2），并采用自动螺丝枪将螺钉（3）攻入对电机（2）进行锁紧，分别在两根轴（13）上安装齿轮Ⅱ（10）与齿轮Ⅰ（12）；

b）将滚针轴承（7）、PCBA电路板（8）依次压装在上盖（4）上，检验安装精度后，将磁铁（9）机器压装在扇形齿轮（11）上；

c）将连接销（5）与连接板（6）铆接，将扇形齿轮（11）压装在上盖（4）上，并使输出轴（17）穿过上盖（4），将连接销（5）与连接板（6）铆接形成的连接机构机器压入输出轴（17）穿出上盖（4）的伸出端上；

d）将上盖（4）和壳体（1）手动合体，并采用激光焊接壳体（1）与上盖（4）的连接处；

e）将防尘盖（15）手动安装在输出轴（17）的两端；

3）气密检测

参考VW80000标准，采用泄露仪检测执行器总成的气密性；

4）性能测试

参考VW80000标准，检测执行器总成的性能；

5）对执行器进行打码包装。