[发明专利]一种涡轮增压电控旁通阀设计在审

专利信息
申请号: 201810066920.1 申请日: 2018-01-24
公开(公告)号: CN108035794A 公开(公告)日: 2018-05-15
发明(设计)人: 不公告发明人 申请(专利权)人: 苏州福格纳机电有限公司
主分类号: F02B37/18 分类号: F02B37/18;F02B37/22;F16K31/04
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 215628 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 涡轮 增压 旁通 设计
【说明书】:

本发明涉及一种涡轮增压电控旁通阀结构设计,该旁通阀结构包含布置于涡轮增压器上的旁通阀板,布置于涡轮增压器上的电动执行器,连接电动执行器和旁通阀板的传动机构,以及对以上传动机构产生预紧力的弹簧。该弹簧产生的预紧力使得旁通阀板产生关闭力。所述执行器优选无刷直驱力矩电机。本发明可以有效消除旁通阀传动机构机械间隙,避免此间隙产生的震动磨损,噪音,以及可靠性和寿命的降低。降低执行器扭矩和功率要求,减少散热。且无刷直驱力矩电机的使用,可以大大提供系统的可靠性和寿命。

技术领域

本发明涉及涡轮增压电控旁通阀设计。

背景技术

随着法规的不断加严,对发动机的油耗、排放要求也越来越高。涡轮增压成为发动机普遍使用的技术路线。传统涡轮增压的旁通阀采用机械或者气动控制,其响应性差,控制精度低。最新的排放法规,发动机多数需要采用SCR尾气处理技术。而SCR需要在一定温度以上才开始工作。传统的旁通阀无法在冷启动低压条件下打开旁通阀,导致排放气体在涡轮增压模块温度降低,进一步减缓SCR的加热,加大冷启动排放达到的难度。为了满足更高的排放法规要求,降低油耗,改善发动机控制性能,涡轮增压的电控旁通阀(e-WGT)不断得到使用和推广。

为了避免执行器承受涡轮增压高温环境,目前市场多数旁通阀设计将执行器布置在远端,并通过连杆机构衔接。连杆机构不同部位承受不同的温度,由于热胀冷缩,加工精度,装配精度,系统自由度需求等,连杆机构往往有较大机械游隙。游隙的存在不但降低了系统的控制精度,而且在排气脉冲下震动抖动,加速机械磨损,产生不希望的噪音,对执行器产生冲击,大大降低系统的寿命可靠性。

目前部分专利对以上问题提出了一些解决方案,如专利US2017016390中有介绍使用弹簧的旁通阀连杆结构设计,其优点是部分消除了连杆结构的游隙,预拉(或预压)弹簧部分平衡旁通阀板压差力,减少执行器的介入频率和能耗。但其设计有其不足之处。复杂的结构产生了很多的连接部件和柔性关节。每个关节的增加不但增加了成本,而且其潜在磨损和失效降低了系统的精度和可靠性;而且其弹簧结构布置只能部分消除机械游隙,无法全部消除;其弹簧布置位置温度仍旧较高,存在高温疲劳和失效风险;过多的连杆关节大大增加了系统摩擦力,而且其线性驱动机构与非线性关节机构的结合,再加上使用过程中的机械磨损,其控制精度很难保证。而且以上弹簧机构实现的自锁功能,免除执行器的介入,但同时带来了安全隐患,当执行器失效,涡轮压力超压需要泄压时,阀由于自锁而无法打开,丧失了泄压保护功能。

还有专利US2016153352中,介绍了另一种涡轮增压旁通阀带弹簧传动机构,其机构的设计通过布置弹簧或簧片类机构,消除或部分消除机械游隙,从而减少部件震动噪音、磨损。不过其弹簧机构产生的偏压力同时将导致传动机构摩擦力增加,且弹簧力和摩擦力均为非线性,对于执行器的快速精确控制不利。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前涡轮增压旁通阀执行器连杆机构由于存在游隙而造成的系统磨损、震动噪音、可靠性寿命降低问题。为了便于说明,连杆机构为通用的四连杆机构,但发明也适用其他类别的连杆机构。

传统旁通阀传动机构包含有驱动执行器,所述执行器安装于执行器安装固定板,所述执行器安装固定板安装于涡轮壳。少数情况下,执行器也可以直接安装在涡轮增压壳体。所述执行器输出轴连接驱动侧摇臂,且与之相对固定,通常采用比如焊接、铆接等方式连接。所述驱动侧摇臂通过轴销(或轴承等)与连杆相连,所述连杆另一端通过轴销(或轴承等)与涡轮侧摇臂相连,所述涡轮侧摇臂与旁通阀转动轴连接固定,通常采用比如焊接、铆接等方式。所述旁通阀转动轴套装轴套,所述轴套固定于涡轮壳。所述旁通阀转轴另一端安装有旁通阀板。

所述连杆与两个摇臂柔性,释放自由度。为了避免过大摩擦力以及机械卡滞,其连接结构必然存在合理的游隙,且随着使用磨损而进一步增大。

本发明在以上传动结构中布置一个或多个弹簧,所述弹簧通常为扭簧。所述弹簧布置位置可以在执行器输出轴端,也可以在旁通阀转动轴端,也可以在连杆与两个摇臂相连关节位置。

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