[發明專利]內燃機用電動式空氣流量控制裝置

在審

• 申請號: 201480057543.5
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN105658974A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 平沼大輔;杢尾將弘;小島和夫;馬場升
• 申請（專利權）人: 日立汽車系統株式會社
• 主分類號: F16C33/12
• 分類號: F16C33/12;C22C9/02;F02D9/10;F16C33/06
• 代理公司: 上海市華誠律師事務所 31210
• 代理人: 徐樂樂

技術領域

本發明涉及一種電動式空氣流量控制裝置，其配置在內燃機的進氣通道中，恰當 地控制供給到內燃機的進氣量。

背景技術

關于汽車的行駛控制，各種組成部件的電子控制被大量使用，關于向內燃機供給 的進氣量，也有以下趨勢：將各種運轉條件變換為電信號后，根據最佳電信號進行控制的電 動式空氣流量控制裝置取代通過金屬絲等連接結構使駕駛員對加速踏板的踏壓量機械地 聯動控制的機械式空氣流量控制裝置而被標準化。

另外，近年來，環境保護的排氣法規已經嚴格化復雜化，近年來，少有詳細的進氣 流量控制的柴油內燃機也出現大量使用電動控制的趨勢。

電動式空氣流量控制裝置由馬達等構成，該馬達以所需齒輪比對與受到彈簧反作 用力的空氣流量控制閥(節流閥)軸的一端一體化了的齒輪機構進行旋轉控制。空氣流量控 制閥的特征一般為，控制圓形通路內的開合的蝶形閥結構，實施最大旋轉動作角度約為90o 的反復開合控制。

空氣流量控制用的節流閥即使受到從相當通路完全閉合的位置到通路完全打開 的狀態的開合控制，節流閥的旋轉動作角度也約為90°，給予驅動力的馬達的旋轉一般為4 周左右，不能像傳統馬達那樣連續高速地旋轉。

另外，如果考慮到高速公路等的連續恒定的行駛狀態，雖然伴隨有對應于加速操 作的節流閥的微小開合控制，但是對于驅動馬達來說，僅受到接近幾乎停止狀態的程度的 微小正逆旋轉控制。(雖然用于維持確保目標運行狀態的節流閥開度的平衡力依賴馬達，但 是和一般產業設備用的馬達相比，連續旋轉動作等同于全無。)

考慮到作為內燃機搭載的電動式空氣流量控制裝置的驅動源的馬達的負載環境， 存在有對馬達本身的轉速、從寒冷地區的放置狀態到連續行駛狀態加以考慮了的低高溫環 境，還存在從內燃機、行駛路面等傳來的振動環境。在馬達轉子的軸部兩端附近，存在著連 續維持馬達轉子穩定動作的以滾珠、滾針作為代表的滾動軸承或圓筒狀的滑動軸承結構。

若將車載用馬達的運行狀態大致區分，有以下兩種：驅動冷卻水用循環泵、散熱風 扇、空調用風扇等的連續高速旋轉持續運行規格，和各種相關設備控制用的(例如，電動式 制動控制用、電動式空氣流量控制裝置用等)連續旋轉持續接近全無的運行規格。

后者的情況下，馬達旋轉軸和軸承的位置關系，僅在極其有限的狹窄范圍內變化， 滾珠、滾針等滾動軸承的情況下，不能夠期待滾珠、滾針自身的旋轉，滾動構件和內外圈軌 道面成為幾乎在相同位置的點或線接觸的狀態。在這樣的狀態下外加內燃機(車輛)特有的 高振動負載環境的話，則在滾動構件和內外圈軌道面的極少接觸部產生了高應力(面壓 力)，造成誘發滾動構件或軌道面的損傷的結果。

作為照顧到連續高速旋轉持續接近全無的馬達運行狀態的特殊性以及車輛振動 環境的苛刻性的高壽命馬達，在考慮了旋轉軸材質(一般為鐵系材料)的基礎上，大多采用 銅合金系的圓筒形狀滑動軸承結構。特別是考慮到軸承構件的生產率、潤滑性，高壽命馬達 大半為在銅合金系的燒結金屬中含浸潤滑油的設計結構。關于這樣的燒結含油軸承，一直 尋求能夠長時間支承穩定旋轉的高可靠性，已經提出了針對作為基材的銅合金的金屬基 體、含浸的潤滑油的種種方案(非專利文獻1、非專利文獻2，非專利文獻3，專利文獻1)。

在非專利文獻1中，已經公開了Cu-Sn系、Cu-Sn-C系、Cu-Sn-Ni系、Cu-Sn-C-P系、 Cu-Sn-MoS₂系的各種作為燒結含油軸承的材質，在非專利文獻2中，特別研究了Cu-Sn-MoS₂系的HZ18材料作為電子控制節流閥用軸承，通過添加二硫化鉬賦予固體潤滑性能，采用氟 系潤滑油作為含浸的潤滑油、采用PTFE作為潤滑油的增稠劑，能夠提供即使在150℃的高溫 環境下靜音性、耐磨性都優異的軸承，公開了轉速3000r/min、徑向載荷9.8N、環境溫度160 ℃評價條件下的磨損量特性比較作為與現有材質的摩擦比較實驗，經過約450h后的磨損量 降低至1/3。