本發(fā)明涉及一種電控執(zhí)行器，具體是一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的渦輪增壓器存在低轉(zhuǎn)速扭矩不足，瞬態(tài)響應(yīng)性差，加速冒煙，冷啟動困難等缺陷。這些問題的原因如下:渦輪增壓器和內(nèi)燃機匹配時，由于活塞式發(fā)動機和葉片式增壓器的氣體流通特性不同，它們只能在一定工作范圍內(nèi)有最佳的匹配性能。這是由于增壓器與發(fā)動機沒有機械聯(lián)系，而是靠進氣和排氣聯(lián)系，在變工況時，壓力波傳遞需要一定時間，同時增壓器轉(zhuǎn)子存在時滯的問題，造成發(fā)動機供油量與增壓器所提供的空氣量在瞬間不同步。

可調(diào)變截面渦輪增壓器電控執(zhí)行器能有效改善這一缺陷，電控可調(diào)渦輪增壓能實時配合發(fā)動機工況改變渦輪流通截面積大小，實現(xiàn)全工況范圍內(nèi)發(fā)動機與增壓器的最佳匹配，從而達到發(fā)動機性能的全面優(yōu)化。既能保證發(fā)動機在低速時有較高的增壓壓力，使燃料燃燒充分，提高有效轉(zhuǎn)矩，降低有害氣體排放，又能保證發(fā)動機在額定工況點附近增壓壓力不至于過高，以避免發(fā)動機過高的機械壓力和渦輪增壓器超速，有效避免爆震，也能增加加速時的瞬態(tài)響應(yīng)。

通過采用電控可調(diào)渦輪增壓機技術(shù)，能使發(fā)動機功率提高40-50％，油耗降低10-15％，有害廢氣排放降低50-80％。一般來說在渦輪增壓技術(shù)上，有如下要求：歐II標準要匹配良好的渦輪增壓器并帶放氣閥；歐III標準要采用可變噴嘴渦輪增壓器；歐IV及以上標準則要使用電控可調(diào)變截面渦輪增壓器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器，可以根據(jù)發(fā)動機ECU采集的角度信號驅(qū)動電機控制從而改變渦輪噴嘴流通截面積(噴嘴開度)，實現(xiàn)增壓器與發(fā)動機最佳匹配，具有實時性快、控制精度高以及扭矩大等優(yōu)點。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器，包括底殼、塑料蓋板、直流電機、渦輪蝸桿、輸出軸、非接觸高精度位置傳感器以及集成處理電路PCB板,所述直流電機通過彈簧壓片固定安裝在底殼內(nèi)，直流電機的軸末端安裝有小齒輪，小齒輪與渦輪蝸桿嚙合連接；非接觸電感式傳感器轉(zhuǎn)子由特定幾何形狀閉合導(dǎo)線制成的沖壓件導(dǎo)電材料制成，并通過定位孔固定在輸出軸的頂端，輸出軸的中間位置安裝有斜齒輪，與渦輪蝸桿嚙合，進行執(zhí)行輸出；所述集成處理電路PCB板鑲嵌在在塑料蓋板內(nèi)，用于實時采集發(fā)動機ECU發(fā)送過來的目標角度信號，經(jīng)過PID控制算法，驅(qū)動直流電機，通過渦輪蝸桿和輸出軸控制外部渦輪增壓可變截面的開度，同時將控制的角度通過非接觸高精度位置傳感器進行反饋，構(gòu)成角度閉環(huán)控制。

優(yōu)選地，所述底殼、塑料蓋板通過不少于6個的卡扣進行合蓋封裝。

優(yōu)選地，所述集成處理電路PCB板內(nèi)設(shè)有PWM接口電路、集成處理芯片、H橋電機驅(qū)動電路和信號采集反饋電路，PWM接口電路與外部的發(fā)動機ECU接口連接，采集發(fā)動機ECU發(fā)來的角度信號，通過集成處理芯片進行角度解析計算，通過H橋驅(qū)動電路驅(qū)動直流電機進行輸出執(zhí)行機構(gòu)的角度控制，同時非接觸傳感器實時采集輸出執(zhí)行機構(gòu)的角度值并反饋到集成處理電路板中進行信號反饋，當前執(zhí)行機構(gòu)角度反饋值與發(fā)動機ECU發(fā)來的目標角度值進行比較，形成閉環(huán)控制，達到精確控制角度的最終狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述的殼底材料為壓鑄模，材料型號為GD AlSi9Cu3；所述的塑料蓋板為注塑塑料，材料型號為PPA GF-45黑色。

優(yōu)選地，所述的輸出軸外部負載與驅(qū)動電機連接的輸入軸最大扭矩靜態(tài)為5Nm。輸出軸沿軸向內(nèi)的最大受力50N，沿軸向外的最大受力50N。

優(yōu)選地，所述的非接觸高精度位置傳感器是非接觸電感式傳感器，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子由平面激勵、接收線圈及評價電子元件組成，轉(zhuǎn)子由特定幾何形狀閉合導(dǎo)線制成的PCB線圈制成。根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置在定子接收線圈上生成感應(yīng)電壓，并由電子元件進行測定，可以同時測量旋轉(zhuǎn)方向和角度。

優(yōu)選地，所述定子部件的平面激勵、接收線圈和評價電子元件是PCB電路板上制板成型的。

優(yōu)選地，所述集成處理電路PCB板與外界的接口采用在電路板插針形式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

根據(jù)采集到的發(fā)動機ECU發(fā)來的角度目標值信號，通過直流電機的運轉(zhuǎn)控制噴嘴環(huán)葉片的開度，在發(fā)動機低速運轉(zhuǎn)時減少渦輪噴嘴流通截面積，使得排氣背壓和流速增大，可用排氣能量提高從而提高增壓器的轉(zhuǎn)速，增加進氣流量；在發(fā)動機高速運轉(zhuǎn)時增大渦輪噴嘴流通截面積，降低排氣背壓和流速，減少進氣流量；在發(fā)動機其他轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，電控執(zhí)行機構(gòu)也根據(jù)發(fā)動機ECU發(fā)來的角度信號改變渦輪噴嘴的流通截面積，從而獲得不同的增壓壓力和進氣流量；通過可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器的驅(qū)動執(zhí)行動作，實現(xiàn)全工況范圍內(nèi)發(fā)動機與增壓器的最佳匹配，使功率范圍擴大，而且高負荷的經(jīng)濟運行范圍也擴大，從而達到發(fā)動機經(jīng)濟性能的全面優(yōu)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器的基本原理框圖。

圖2為本發(fā)明實施例一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器的外觀結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明實施例一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖(去掉塑料蓋板和集成處理電路PCB板)。

圖4為本發(fā)明實施例一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器中集成處理電路PCB板的安裝示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器中輸出軸組件示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

如圖1-圖4所示，本發(fā)明實施例提供了一種可變截面渦輪增壓電控執(zhí)行器，包括底殼1、塑料蓋板2、直流電機3、渦輪蝸桿4、非接觸高精度位置傳感器6以及集成處理電路PCB板11,所述直流電機3通過彈簧壓片8固定安裝在底殼1內(nèi)，直流電機3的軸末端安裝有小齒輪9，小齒輪9與渦輪蝸桿4嚙合連接；圖5為輸出軸組件示意圖，輸出軸組件包括輸出軸5、斜齒輪10和非接觸電感式傳感器6結(jié)構(gòu)組成。其中非接觸電感式傳感器轉(zhuǎn)子由特定幾何形狀閉合導(dǎo)線制成的沖壓件導(dǎo)電材料制成，并通過定位孔固定在輸出軸5的頂端，輸出軸5的中間位置安裝有斜齒輪10,與渦輪蝸桿4嚙合進行執(zhí)行輸出；所述集成處理電路PCB板11鑲嵌在在塑料蓋板2內(nèi)，通過接插件與直流電機和外部發(fā)動機ECU等電氣設(shè)備連接，用于實時采集發(fā)動機ECU發(fā)送過來的目標角度信號，經(jīng)過PID控制算法，驅(qū)動直流電機3，通過渦輪蝸桿4和輸出軸5控制外部渦輪增壓可變截面的開度，同時將控制的角度通過非接觸高精度位置傳感器6進行反饋，構(gòu)成角度閉環(huán)控制。

所述底殼1、塑料蓋板2通過不少于6個的卡扣12進行合蓋封裝。

所述集成處理電路PCB板內(nèi)設(shè)有PWM接口電路、集成處理芯片、H橋電機驅(qū)動電路和信號采集反饋電路，PWM接口電路與外部的發(fā)動機ECU接口連接，采集發(fā)動機ECU發(fā)來的角度信號，通過集成處理芯片進行角度解析計算，通過H橋驅(qū)動電路驅(qū)動直流電機進行輸出執(zhí)行機構(gòu)的角度控制，同時非接觸傳感器實時采集輸出執(zhí)行機構(gòu)的角度值并反饋到集成處理電路板中進行信號反饋，當前執(zhí)行機構(gòu)角度反饋值與發(fā)動機ECU發(fā)來的目標角度值進行比較，形成閉環(huán)控制，達到精確控制角度的最終狀態(tài)。

所述的殼底1材料為壓鑄模，材料型號為GD AlSi9Cu3；所述的塑料蓋板2為注塑塑料，材料型號為PPA GF-45黑色。

所述的輸出軸5外部負載與驅(qū)動電機連接的輸入軸最大扭矩靜態(tài)為5Nm。輸出軸沿軸向內(nèi)的最大受力50N，沿軸向外的最大受力50N。

所述的非接觸高精度位置傳感器6是非接觸電感式傳感器，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子由平面激勵、接收線圈及評價電子元件組成，轉(zhuǎn)子由特定幾何形狀閉合導(dǎo)線制成的PCB線圈制成。根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置在定子接收線圈上生成感應(yīng)電壓，并由電子元件進行測定，可以同時測量旋轉(zhuǎn)方向和角度。

所述定子部件的平面激勵、接收線圈和評價電子元件是PCB電路板上制板成型的。

所述集成處理電路PCB板與外界的接口采用在電路板插針形式。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。