[發明專利]一種渦輪增壓電控旁通閥設計

在審

• 申請號: 201810066920.1
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108035794A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘇州福格納機電有限公司
• 主分類號: F02B37/18
• 分類號: F02B37/18;F02B37/22;F16K31/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種渦輪增壓電控旁通閥結構設計，該旁通閥結構包含布置于渦輪增壓器上的旁通閥板，布置于渦輪增壓器上的電動執行器，連接電動執行器和旁通閥板的傳動機構，以及對以上傳動機構產生預緊力的彈簧。該彈簧產生的預緊力使得旁通閥板產生關閉力。所述執行器優選無刷直驅力矩電機。本發明可以有效消除旁通閥傳動機構機械間隙，避免此間隙產生的震動磨損，噪音，以及可靠性和壽命的降低。降低執行器扭矩和功率要求，減少散熱。且無刷直驅力矩電機的使用，可以大大提供系統的可靠性和壽命。

技術領域

本發明涉及渦輪增壓電控旁通閥設計。

背景技術

隨著法規的不斷加嚴，對發動機的油耗、排放要求也越來越高。渦輪增壓成為發動機普遍使用的技術路線。傳統渦輪增壓的旁通閥采用機械或者氣動控制，其響應性差，控制精度低。最新的排放法規，發動機多數需要采用SCR尾氣處理技術。而SCR需要在一定溫度以上才開始工作。傳統的旁通閥無法在冷啟動低壓條件下打開旁通閥，導致排放氣體在渦輪增壓模塊溫度降低，進一步減緩SCR的加熱，加大冷啟動排放達到的難度。為了滿足更高的排放法規要求，降低油耗，改善發動機控制性能，渦輪增壓的電控旁通閥（e-WGT）不斷得到使用和推廣。

為了避免執行器承受渦輪增壓高溫環境，目前市場多數旁通閥設計將執行器布置在遠端，并通過連桿機構銜接。連桿機構不同部位承受不同的溫度，由于熱脹冷縮，加工精度，裝配精度，系統自由度需求等，連桿機構往往有較大機械游隙。游隙的存在不但降低了系統的控制精度，而且在排氣脈沖下震動抖動，加速機械磨損，產生不希望的噪音，對執行器產生沖擊，大大降低系統的壽命可靠性。

目前部分專利對以上問題提出了一些解決方案，如專利US2017016390中有介紹使用彈簧的旁通閥連桿結構設計，其優點是部分消除了連桿結構的游隙，預拉（或預壓）彈簧部分平衡旁通閥板壓差力，減少執行器的介入頻率和能耗。但其設計有其不足之處。復雜的結構產生了很多的連接部件和柔性關節。每個關節的增加不但增加了成本，而且其潛在磨損和失效降低了系統的精度和可靠性；而且其彈簧結構布置只能部分消除機械游隙，無法全部消除；其彈簧布置位置溫度仍舊較高，存在高溫疲勞和失效風險；過多的連桿關節大大增加了系統摩擦力，而且其線性驅動機構與非線性關節機構的結合，再加上使用過程中的機械磨損，其控制精度很難保證。而且以上彈簧機構實現的自鎖功能，免除執行器的介入，但同時帶來了安全隱患，當執行器失效，渦輪壓力超壓需要泄壓時，閥由于自鎖而無法打開，喪失了泄壓保護功能。

還有專利US2016153352中，介紹了另一種渦輪增壓旁通閥帶彈簧傳動機構，其機構的設計通過布置彈簧或簧片類機構，消除或部分消除機械游隙，從而減少部件震動噪音、磨損。不過其彈簧機構產生的偏壓力同時將導致傳動機構摩擦力增加，且彈簧力和摩擦力均為非線性，對于執行器的快速精確控制不利。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前渦輪增壓旁通閥執行器連桿機構由于存在游隙而造成的系統磨損、震動噪音、可靠性壽命降低問題。為了便于說明，連桿機構為通用的四連桿機構，但發明也適用其他類別的連桿機構。

傳統旁通閥傳動機構包含有驅動執行器，所述執行器安裝于執行器安裝固定板，所述執行器安裝固定板安裝于渦輪殼。少數情況下，執行器也可以直接安裝在渦輪增壓殼體。所述執行器輸出軸連接驅動側搖臂，且與之相對固定，通常采用比如焊接、鉚接等方式連接。所述驅動側搖臂通過軸銷（或軸承等）與連桿相連，所述連桿另一端通過軸銷（或軸承等）與渦輪側搖臂相連，所述渦輪側搖臂與旁通閥轉動軸連接固定，通常采用比如焊接、鉚接等方式。所述旁通閥轉動軸套裝軸套，所述軸套固定于渦輪殼。所述旁通閥轉軸另一端安裝有旁通閥板。

所述連桿與兩個搖臂柔性，釋放自由度。為了避免過大摩擦力以及機械卡滯，其連接結構必然存在合理的游隙，且隨著使用磨損而進一步增大。

本發明在以上傳動結構中布置一個或多個彈簧，所述彈簧通常為扭簧。所述彈簧布置位置可以在執行器輸出軸端，也可以在旁通閥轉動軸端，也可以在連桿與兩個搖臂相連關節位置。