[发明专利]用于涡轮增压器的可变几何构件的线性致动器以及包括该线性致动器的涡轮增压器

说明书

技术领域

本公开涉及具有用于调节通过涡轮机的排气流量的可变几何构件的排气驱动涡轮增压器。本公开具体地涉及一种用于引起可变几何构件的运动的线性致动器。 

背景技术

用于内燃发动机的涡轮增压器通常包括一些类型的可变几何构件来调节通过涡轮机的排气流量，以便对于涡轮增压器提供给发动机的增压的量提供较大程度的控制。这种可变几何构件可以包括可变叶片装置、废气门、滑动活塞等。 

线性致动器经常用于提供原动力以使涡轮增压器可变几何构件运动。致动器的致动器杆或轴机械地联接到可变几何构件。这种线性致动器的例子包括通过来自发动机进气系统的真空来操作的气动致动器。 

为了精确控制可变几何构件的位置，通常，传感器组件被包括在线性致动器中，用于感测致动器杆沿着致动器杆的名义移位路径的位置。一种传感器组件包括永磁体和霍尔效应传感器。磁体被容纳在致动器的可移动部件内，该可移动部件使致动器杆运动。传感器布置在致动器的固定部件中，接近磁体。致动器杆的名义移位路径通常与致动器杆的纵轴线重合。然而，致动器杆的实际运动通常不是沿着杆的纵轴线的纯平移，而是还包括绕着不平行于纵轴线的一个或多个轴线的杆的一些旋转量。致动器杆的此复杂运动使传感器组件对致动器杆位置的精确感测变得困难。 

其他人已经尝试通过提供用于致动器杆的导向结构来解决此问题。导向结构围绕和接触致动器杆且将其约束成绕着接近传感器的固定枢转点枢转。磁体被包含在邻近传感器的所述杆的一部分中。这种布置的目的是保持磁体和传感器之间的径向间距恒定，而不论杆是否纯粹地平移或经历复杂的平移和旋转运动。 

发明内容

本公开涉及用于涡轮增压器的可变几何构件的真空操作的线性致动器。根据本文所述的一个实施例，用于内燃发动机的涡轮增压器包括安装在公共轴上的压缩机轮和涡轮机轮，所述压缩机轮布置在压缩机壳体内并且所述涡轮机轮布置在涡轮机壳体内，所述涡轮机壳体限定用于接收排气、向所述涡轮机轮引导排气并从所述涡轮机壳体排出排气的通道。涡轮增压器进一步包括可变几何构件和真空操作的线性致动器，所述可变几何构件可操作以调节通过所述涡轮机壳体的排气流量，所述线性致动器与所述可变几何构件联接并且可操作以引起所述可变几何构件的运动。 

所述线性致动器包括具有沿轴向方向间隔开的第一端壁和相对的第二端壁的封罩以及在所述封罩内的柔性隔膜，所述封罩和隔膜协作以限定能够支持横跨所述隔膜的流体压力差的内室。金属的大致杯状活塞具有连接到所述隔膜的底壁和从所述底壁大致朝向所述封罩的第一端壁延伸的侧壁。弹簧接合在所述封罩的第一端壁和所述活塞之间以便沿着与所述隔膜上的流体压力差相反的方向偏置所述活塞和所述隔膜。致动器杆连接到所述活塞和所述隔膜并且大致轴向地延伸且穿透所述封罩的第二壁。 

所述致动器进一步包括传感器组件，所述传感器组件包括相对于所述封罩且接近所述封罩的第一端壁各自固定地安装的永磁体和传感器，以及安装在所述活塞上的非磁化金属通量修改器。所述通量修改器可被容纳在大致圆筒形载体中，所述载体在接近所述第一端壁的近端至接近所述活塞的远端之间大致轴向地延伸。所述隔膜和活塞的运动导致所述载体和容纳在其内的所述通量修改器的运动，并且所述通量修改器的运动引起所述磁体的磁场的变化。所述磁场的该变化被所述传感器感测，所述传感器产生指示所述磁场的输出信号。 

滑动枢转轴承安装在所述封罩的第一端壁处并且接收所述载体，所述滑动枢转轴承允许所述载体轴向地移动和相对于所述封罩枢转。所述载体被关节接头连接到所述活塞的底壁，所述关节接头允许所述载体相对于所述活塞的枢转运动使得所述活塞相对于轴向方向的给定量的角失准(angular misalignment)导致所述载体相对于轴向方向的较少量的角失准。 

替代地，所述通量修改器不是必须容纳在大致圆筒形载体内。 

所述传感器可以包括霍尔效应传感器。 

在一个实施例中，载体和活塞之间的关节接头包括附着到活塞底壁且限定承窝的承窝构件以及被接收在承窝中的载体的端部，所述承窝呈现大致球形构造的内壁部分，所述端部呈现大致球形构造的表面，与所述承窝的内壁部分接合。 

在一个实施例中，致动器包括附着到活塞底壁的压接构件，所述承窝构件被压接构件压接。 

在一个实施例中，致动器杆的端部延伸进入承窝的内部，并且致动器包括布置在致动器杆的端部和载体的表面之间的弹性偏置构件，所述偏置构件在载体上施加大致轴向的预载荷。