CN111927963B - 一种增压器线性流量控制阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增压器线性流量控制阀，包括阀体和阀盖，所述阀体具有阀座、阀腔、入口和出口，所述阀体具有旁通部，所述旁通部上设有与所述阀腔连通的旁接通道，所述旁接通道与所述阀腔连通处具有泄压口，所述泄压口外周处设有柔性控制元件，所述柔性控制元件具有固定部及接触部，在泄压口关闭时，所述阀盖的底面与柔性控制元件的变形区域紧密相抵，并形成接触封闭区域；在泄压口开启时，所述阀盖的底面与所述柔性控制元件逐渐分离，所述柔性控制元件的变形区域及所述接触封闭区域均逐渐减小，以使得阀盖的转动角度与泄压口的有效开启面积呈线性变化。本发明能够线性控制泄压口的开口面积，从而能够实现精准控制旁接通道的泄压量。

Description

一种增压器线性流量控制阀
技术领域
本发明涉及涡轮增压发动机控制技术领域，特别涉及一种增压器线性流量控制阀。
背景技术
旁通控制阀起到在涡轮增压器增压泵的压力侧与进气侧之间的连接功能。在汽车急减速时，通过该阀把增压压力端与进气端建立小循环，达到泄压，保护增压器；同时还可以稳定增压器转速，以便于迅速切换至加速状态。
现有涡轮增压器旁通控制阀依靠压前与压后的增压压力差值，在不同的车辆行驶工况下通过ECU(车载电脑)来控制脉冲宽度调制(PWM)阀的开启角度实现旁通控制阀的开闭。目前市场上增压器旁通控制阀均是通过阀盖在撑杆的控制下不断接触泄压口和远离泄压口进行开启与关闭，达到控制增压压力及转速的功能。
当阀盖以撑杆为铰接点开口转动远离泄压口时，泄压口的整个开口将被打开，从而无法控制泄气量，并无法精密控制泄气量，使得旁通流量特性是非线性的，则需要较多的点来拟合方程，耗时长且方程多数是多元多次，不能快速得到精确求解，对ECU的存储和计算要求较高，需要占用较多的车载ECU的宝贵资源，并且准确性不可控，耗时也要长，给增压器跟随发动机工况精确调整带来很多麻烦，往往需要多次迭代才能调整到需要的点。
发明内容
针对现有技术的不足和缺陷，提供一种增压器线性流量控制阀，能够线性控制泄压口的开口面积，从而能够实现精准控制旁接通道的泄压量。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。
一种增压器线性流量控制阀，包括阀体和由驱动机构驱动以实现转动动作的阀盖，其特征在于：所述阀体具有阀座、阀腔、与所述阀腔连通的入口和出口，所述阀体具有旁通部，所述旁通部上设有与所述阀腔连通的旁接通道，所述旁接通道与所述阀腔连通处具有泄压口，所述阀盖的底面为平面，所述泄压口外周处设有柔性控制元件，所述柔性控制元件具有呈环状的固定部及沿固定部径向外侧延伸的接触部， 所述固定部安装于所述阀座上，通过所述阀盖的转动动作与所述柔性控制元件的接触部配合来实现泄压口的开启与关闭；
在泄压口关闭时，所述阀盖的底面与柔性控制元件相配合，且所述柔性控制元件的接触部发生变形，以使得所述阀盖的底面与柔性控制元件的接触部的变形区域紧密相抵，并且接触部与阀盖的底面之间形成环形的接触封闭区域；
在泄压口开启时，所述驱动机构驱动阀盖转动过程中，所述阀盖的底面与所述柔性控制元件的接触部逐渐分离，所述柔性控制元件的接触部的变形区域及所述接触封闭区域的面积均逐渐减小，以使得阀盖的转动角度与泄压口的有效开启截面积呈线性变化。
本发明的有益效果为：本发明的流量控制阀，通过设置柔性控制元件，使得所述阀盖能够与柔性控制元件相贴合，使得所述阀盖的底面与柔性控制元件的变形区域紧密相抵，从而将泄压口密封，当所述阀盖转动时，所述阀盖底部与柔性控制元件逐渐分离，从而控制所述泄压口逐渐开启，由于柔性控制元件为柔性材料制成的，使得柔性控制元件被接触后容易发生形变，因此当所述阀盖转动一定角度后，泄压口不会整个开启，柔性控制元件会与所述阀盖底部相接触，所述柔性控制元件的变形区域及所述阀盖的接触区域逐渐减小，使得所述泄压口逐渐开启，使得阀盖的转动角度与泄压口的开启角度呈线性相关，从而通过控制阀盖的转动角度能够实现精准控制旁接通道的泄压量，线性控制可以快速通过2点，找到控制曲线的一元一次方程，便于ECU快速了解旁通特性，进而知晓增压器当前的工作工况点，当发动机工况改变，ECU也能更加精确的计算出旁通阀需要调到下一个工况点。
作为本发明的一种改进，所述固定部的顶端通过圆弧过渡与所述接触部连接，所述接触部底面与所述泄压口的外缘之间具有形变空间，在泄压口关闭时，所述阀盖的底面与所述接触部相贴合并挤压所述接触部向形变空间处发生变形，使得所述接触部产生与所述阀盖的底面相接触的作用力；在泄压口开启的过程中，所述接触封闭区域处形变空间的高度实时变化。通过上述改进，便于柔性控制元件发生形变。
作为本发明的一种改进，所述泄压口的外缘设置有与固定部相适配的环槽，所述固定部的底部伸入所述环槽内以进行固定。通过上述改进，便于柔性控制元件的安装与固定。
作为本发明的一种改进，所述驱动机构包括转动安装于所述阀体上的曲柄，所述曲柄一端伸出于阀体外，所述曲柄一端位于阀体内并与所述阀盖连接，所述曲柄转动时，所述阀盖的转动线位于所述阀盖所在的空间外，带动所述阀盖转动。通过上述改进，便于转动所述阀盖。
作为本发明的一种改进，所述曲柄包括第一连接段、第二连接段，所述第一连接段转动设置于阀体上，所述第一连接段的一端位于阀体内，并通过过渡件与阀盖连接，所述第一连接段的另一端位于阀体外，并与第二连接段进行连接。
作为本发明的一种改进，所述过渡件与所述阀盖的中心轴线之间具有夹角。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的剖视示意图（阀盖未转动时）。
图3是本发明图2中A处局部放大示意图。
图4是本发明的剖视示意图（阀盖转动3°时）。
图5是本发明图4中B处局部放大示意图。
图6是本发明的剖视示意图（阀盖转动5°时）。
图7是本发明图6中C处局部放大示意图。
图8是本发明的曲柄与阀盖配合结构示意图。
图9是本发明的阀体与旁通部配合结构示意图。
图10是本发明的柔性控制元件结构示意图。
图11是本发明中阀盖开启角度与泄压口有效开启面积的对应关系以及现有技术中阀盖开启角度与泄压口有效开启面积的对应关系示意图。
图中，1、阀体；1.1、阀腔；1.2、泄压口；1.3、环槽；1.4、阀座；2、旁通部；3、阀盖；4、柔性控制元件；4.1、固定部；4.2、接触部；5、曲柄；5.1、第一连接段；5.2、第二连接段；5.3、过渡件。
具体实施方式
结合附图对本发明进一步阐释。
参见图1至图11所示的一种增压器线性流量控制阀，包括阀体1和由驱动机构驱动以实现转动动作的阀盖3，所述阀体1具有阀腔1.1、与所述阀腔1.1连通的入口和出口，所述阀体1具有旁通部2，所述旁通部2上设有与所述阀腔1.1连通的旁接通道，所述旁接通道与所述阀腔1.1连通处具有泄压口1.2，所述阀盖3设置于阀腔1.1内，所述阀盖3的底面为平面。
所述阀体1包括阀座1.4，所述阀座1.4的泄压口1.2外周处设有柔性控制元件4，所述柔性控制元件4由钢片等材料制成，容易发生变形，所述柔性控制元件4包括呈环状的固定部4.1、接触部4.2，所述接触部4.2设置于所述固定部4.1的外周上端并沿径向斜向上延伸，所述固定部4.1的顶端通过圆弧过渡与所述接触部4.2连接，所述接触部4.2与固定部4.1为一体成型，所述泄压口1.2的外缘设置有与固定部4.1相适配的环槽1.3，所述固定部4.1的底部部分伸入所述环槽1.3内以进行固定，且所述接触部4.2与泄压口1.2的外缘之间具有形变空间，形变空间具有高度d，所述阀盖3的底面与柔性控制元件4相配合时，由于所述接触部4.2斜向上延伸，使得所述阀盖3的底面先与所述接触部4.2相贴合并挤压所述接触部4.2向形变空间处发生变形，此时形变空间的高度d为0，使得所述接触部4.2产生与所述阀盖3的底面相接触的作用力，使得所述接触部4.2与所述阀盖3紧密贴合，而且由于形变空间的存在，便于柔性控制元件4发生形变，通过所述阀盖3的转动动作与所述柔性控制元件4配合来实现泄压口1.2的开启与关闭。
在泄压口1.2关闭时，所述阀盖3的底面与柔性控制元件4的接触部4.2相配合，且所述柔性控制元件4发生变形，以使得所述阀盖3的底面与柔性控制元件4的接触部4.2的变形区域紧密相抵，从而将泄压口1.2完全密封，并且在柔性控制元件4的接触部4.2与阀盖3的底面之间形成环形的接触封闭区域。
在泄压口1.2开启时，所述驱动机构驱动阀盖3转动过程中，所述阀盖3的底面与所述柔性控制元件4的接触部4.2逐渐分离，所述接触封闭区域的面积均逐渐减小，以使得阀盖3的转动角度与泄压口1.2的有效开启截面积呈线性变化，在泄压口开启1.2的过程中，所述接触封闭区域处形变空间的高度d实时变化，即泄压口1.2开启的过程中，所述阀盖3的底面部分与接触部4.2相接触，挤压所述接触部4.2向形变空间处发生变形，使得接触封闭区域处形变空间的高度d逐渐减小，随着阀盖3转动角度的增大，接触封闭区域面积均逐渐减小，所述接触部4.2所受挤压的区域也逐渐减小，从而使得形变空间的高度d由0逐渐增大，所述接触封闭区域处形变空间的高度d随着阀盖3转动角度实时变化。
当阀盖3转动到某一角度时，阀盖3的部分底面与部分柔性控制元件4脱离了接触，形成了开口，气体可从该开口冲出。泄压口1.2的有效开启截面积是指，阀盖3的底面与柔性控制元件4的非接触封闭区域之间围合而成的截面积。
本发明的流量控制阀，通过设置柔性控制元件4，使得所述阀盖3能够与柔性控制元件4相贴合，使得所述阀盖3的底面与柔性控制元件4的变形区域紧密相抵，从而将泄压口1.2密封，当所述阀盖3转动时，所述阀盖3底部与柔性控制元件4逐渐分离，从而控制所述泄压口1.2逐渐开启，由于柔性控制元件4为柔性材料制成的，使得柔性控制元件4被接触后容易发生形变，因此当所述阀盖3转动一定角度后，泄压口1.2不会整个开启，柔性控制元件4会与所述阀盖3底部相接触，所述柔性控制元件4的变形区域及所述阀盖3的接触区域逐渐减小，使得所述泄压口1.2逐渐开启，使得阀盖3的转动角度与泄压口1.2的开启角度呈线性相关，从而通过控制阀盖3的转动角度能够实现精准控制旁接通道的泄压量，线性控制可以快速通过2点，找到控制曲线的一元一次方程，便于ECU快速了解旁通特性，进而知晓增压器当前的工作工况点，当发动机工况改变，ECU也能更加精确的计算出旁通阀需要调到下一个工况点。
作为本发明的一种改进，所述驱动机构包括转动安装于所述阀体1上的曲柄5，所述曲柄5一端伸出于阀体1外，所述曲柄5一端位于阀体1内并与所述阀盖3连接，所述曲柄5转动时，带动所述阀盖3转动，以使得能够在阀体1外转动曲柄5时，能够带动阀盖3的转动，具体而言，所述曲柄5包括第一连接段5.1、第二连接段5.2，所述第一连接段5.1转动设置于阀体1上，所述第一连接段5.1的一端位于阀体1的阀腔1.1内，并通过过渡件5.3与阀盖3连接，所述第一连接段5.1的另一端位于阀腔1.1外，并与第二连接段5.2进行连接，第一连接段5.1与第二连接段5.2垂直连接，当第二连接段5.2匀速转动时，带动第一连接段5.1匀速转动，通过过渡件5.3带动所述阀盖3匀速转动，从而能够实现泄压口1.2的逐渐开启，所述泄压口1.2的有效开启面积与第二连接段5.2的转速呈线性相关，从而便于通过控制第二连接段5.2的转动，来控制泄压口1.2的有效面积，所述过渡件5.3与所述阀盖3的中心轴线之间具有夹角，使得所述阀盖3的转动轴线位于阀盖3所在空间外，使得所述阀盖3在转动的过程中，阀盖3会与柔性控制元件4逐渐分离。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (6)

1.一种增压器线性流量控制阀，包括阀体和由驱动机构驱动以实现转动动作的阀盖，其特征在于：所述阀体具有阀座、阀腔、与所述阀腔连通的入口和出口，所述阀体具有旁通部，所述旁通部上设有与所述阀腔连通的旁接通道，所述旁接通道与所述阀腔连通处具有泄压口，所述阀盖的底面为平面，所述泄压口外周处设有柔性控制元件，所述柔性控制元件具有呈环状的固定部及沿固定部径向外侧延伸的接触部，所述固定部安装于所述阀座上，通过所述阀盖的转动动作与所述柔性控制元件的接触部配合来实现泄压口的开启与关闭；
在泄压口关闭时，所述阀盖的底面与柔性控制元件相配合，且所述柔性控制元件的接触部发生变形，以使得所述阀盖的底面与柔性控制元件的接触部的变形区域紧密相抵，并且接触部与阀盖的底面之间形成环形的接触封闭区域；
在泄压口开启时，所述驱动机构驱动阀盖转动过程中，所述阀盖的底面与所述柔性控制元件的接触部逐渐分离，所述柔性控制元件的接触部的变形区域及所述接触封闭区域的面积均逐渐减小，以使得阀盖的转动角度与泄压口的有效开启截面积呈线性变化。
2.根据权利要求1所述一种增压器线性流量控制阀，其特征在于：所述固定部的顶端通过圆弧过渡与所述接触部连接，所述接触部底面与所述泄压口的外缘之间具有形变空间，在泄压口关闭时，所述阀盖的底面与所述接触部相贴合并挤压所述接触部向形变空间处发生变形，使得所述接触部产生与所述阀盖的底面相接触的作用力；在泄压口开启的过程中，所述接触封闭区域处的形变空间的高度实时变化。
3.根据权利要求2所述一种增压器线性流量控制阀，其特征在于：所述泄压口的外缘设置有与固定部相适配的环槽，所述固定部的底部伸入所述环槽内以进行固定。
4.根据权利要求1所述一种增压器线性流量控制阀， 其特征在于：所述驱动机构包括转动安装于所述阀体上的曲柄，所述曲柄一端伸出于阀体外，所述曲柄一端位于阀体内并与所述阀盖连接，所述曲柄转动时带动所述阀盖转动。
5.根据权利要求4所述一种增压器线性流量控制阀， 其特征在于：所述曲柄包括第一连接段、第二连接段，所述第一连接段转动设置于阀体上，所述第一连接段的一端位于阀体内，并通过过渡件与阀盖连接，所述第一连接段的另一端位于阀体外，并与第二连接段进行连接。
6.根据权利要求5所述一种增压器线性流量控制阀， 其特征在于：所述过渡件与所述阀盖的中心轴线之间具有夹角。
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