[發明專利]一種VGT智能電動執行器及其控制方法

有效

• 申請號: 201810559210.2
• 申請日: 2018-06-01
• 公開（公告）號: CN108757160B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張付軍;劉宇航;魯雪田;趙振峰;劉桐
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: F02B37/22
• 分類號: F02B37/22;F02B39/00
• 代理公司: 北京遠創理想知識產權代理事務所(普通合伙) 11513
• 代理人: 衛安樂

1.一種VGT智能電動執行器，其特征在于，包括：驅動部、傳動部、渦輪增壓器葉片調節部和控制裝置；

其中：所述驅動部的輸出端與所述傳動部的一端連接；

所述傳動部的另一端與所述渦輪增壓器葉片調節部連接；

所述渦輪增壓器葉片調節部的輸出端與渦輪增壓器葉片的調節搖臂連接；

所述控制裝置上設有位置傳感器，所述位置傳感器用于獲取渦輪增壓器葉片的位置信息；所述控制裝置與所述驅動部電連接；

所述控制裝置采用雙閉環控制，采集渦輪葉片位置信號和葉片調節速度信號，經過計算輸出驅動信號驅動部；

所述傳動部包括：依次相嚙合連接的第一級傳動機構、第二級傳動機構和第三級傳動機構；

所述第一級傳動機構包括：設置于所述驅動部輸出端上的蝸桿、與所述蝸桿相嚙合的蝸輪、一級傳動固定軸和一級同軸輸出齒輪；所述一級傳動固定軸依次穿過蝸輪和所述一級同軸輸出齒輪，且與所述蝸輪和所述一級同軸輸出齒輪固定連接；

所述第二級傳動機構包括：二級同軸輸入齒輪、二級同軸輸出齒輪和二級傳動固定軸；所述二級傳動固定軸依次穿過所述二級同軸輸入齒輪和二級同軸輸出齒輪，且與所述二級同軸輸入齒輪和二級同軸輸出齒輪固定連接；

所述第三級傳動機構包括：三級傳動輸入齒輪；

所述一級同軸輸出齒輪與所述二級同軸輸入齒輪相嚙合，所述二級同軸輸入齒輪通過所述二級傳動固定軸驅動所述二級同軸輸出齒輪，所述二級同軸輸出齒輪與所述三級傳動輸入齒輪相嚙合；

所述渦輪增壓器葉片調節部包括：穿設于所述三級傳動輸入齒輪的D型軸和位于所述D型軸一端的磁缸；所述磁缸具有一側開口的中空腔，所述中空腔內置磁鐵；

所述D型軸另一端與渦輪增壓器可調葉片的搖臂相連；

所述位置傳感器集成于控制裝置上，與磁缸10內的磁鐵保持1-8mm以內的距離。

2.如權利要求1所述的一種VGT智能電動執行器，其特征在于，所述三級傳動輸入齒輪為直齒單齒輪，所述直齒單齒輪的直徑大于所述二級同軸輸出齒輪的直徑，所述直齒單齒輪的齒數大于所述二級同軸輸出齒輪的齒數；

所述二級同軸輸入齒輪的直徑大于所述一級同軸輸出齒輪的直徑，所述二級同軸輸入齒輪的齒數大于所述一級同軸輸出齒輪的齒數。

3.如權利要求1所述的一種VGT智能電動執行器，其特征在于，所述D型軸一端設有磁缸安裝孔、齒輪花鍵和固定凸臺；

所述磁缸安裝孔內具有內螺紋，所述磁缸遠離開口的底部具有帶外螺紋的螺桿；所述磁缸通過帶外螺紋的螺桿與具有內螺紋的磁缸安裝孔的所述D型軸螺栓連接；

所述齒輪花鍵和固定凸臺將所述D型軸與所述三級傳動輸入齒輪固定連接。

4.如權利要求1-3任一項所述的一種VGT智能電動執行器，其特征在于，所述驅動部為直流電機。

5.一種VGT智能電動執行器的控制方法，其特征在于，所述VGT智能電動執行器為如權利要求1-4任一項所述的VGT智能電動執行器；該控制方法包括：

根據發動機當前工作狀態，獲取渦輪葉片的目標位置數據；

通過位置傳感器獲取渦輪葉片當前位置數據；

計算所述目標位置數據與所述當前位置數據的差值，所述差值為調整位置數據；

將所述調整位置數據轉換為執行器工作的電壓和電流信號；

所述執行器根據所述電壓和電流信號工作，實現實時調整所述渦輪葉片的位置和轉速。

6.如權利要求5所述的控制方法，其特征在于，通過位置傳感器獲取渦輪葉片當前位置數據，包括：

通過位置傳感器獲取所述磁缸內磁鐵旋轉磁場變化的信號；

將所述磁場變化的信號轉換得到渦輪葉片轉動的位置信號和速度信號；

將所述渦輪葉片轉動的位置信號和速度信號，轉換為渦輪葉片當前位置數據。

7.如權利要求5-6任一項所述的控制方法，其特征在于，將所述調整位置數據轉換為執行器工作的電壓和電流信號，包括：

根據所述調整位置數據，利用PI運算產生驅動部的占空比Sduty；

所述執行器根據所述電壓和電流信號工作，實現實時調整所述渦輪葉片的位置和轉速，包括：

所述執行器將所述占空比Sduty賦予驅動H橋PWM信號的占空比，通過控制驅動部運轉，實現實時調整所述渦輪葉片的位置和轉速。