CN206016955U - 一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置 - Google Patents

一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置 Download PDF

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李中豪
王思琪
曹兢哲
郭盼盼
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Abstract

本实用新型提供了一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置，包括电源、油门踏板、驱动电路、可变涡轮增压器，可变涡轮增压器与发动机的进气总管连接；可变涡轮增压器内置有步进电机、喷嘴环叶片，步进电机一端通过推杆与喷嘴环叶片相连；还包括控制电路单元和传感器组，控制电路单元输出端与步进电机通过电路相连，控制电路单元输入端与传感器组通过电路相连；传感器组包括进气压力传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器和转角位置传感器。该装置采用控制电路单元来控制增压器的叶片开度，其结构简单可靠，工作稳定，具有精度高，误差小的优点，能够自动调节喷嘴环叶片的开度，使喷入发动机的燃油充分燃烧。

Description

一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置
技术领域
本实用新型属于汽车发动机技术以及计算机应用领域，具体涉及一种控制装置，尤其是一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置。
背景技术
涡轮增压器是提高汽车发动机动力性和减少汽车尾气污染物排放的一个重要手段，是现代汽车发动机尤其是柴油机上的重要器件。可变截面涡轮增压与电子控制技术相结合，则可实现全工况范围内发动机与增压器的最佳匹配，从而达到发动机性能的全面优化。喷嘴环叶片是通过改变叶片的开度来控制压气机出口处的增压压力，来满足不同工况下的所需的充气压力。要保证发动机喷入的燃油能充分燃烧，必须调节叶片的开度。否则，燃油不能充分燃烧，使汽车的燃油经济性大大降低，会造成能源的严重浪费，产生大量有害气体污染空气。
现有市面上有选择用采用真空阀或液压阀作为执行机构控制可变截面涡轮增压器喷嘴环叶片开度，但这些产品对节气门调节的精度不高，难以做到精确控制，导致不能有效的控制叶片开度，使汽车的燃油经济性大大降低，同时造成能源浪费，产生大量有害气体污染环境。
发明内容
为了解决现有技术中所存在对可变涡轮增压器叶片开度的有效控制问题，本实用新型提供了一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置。
包括电源、油门踏板、驱动电路、可变涡轮增压器，所述可变涡轮增压器与发动机的进气总管连接；所述可变涡轮增压器内置有步进电机、喷嘴环叶片，所述步进电机一端通过推杆与所述喷嘴环叶片相连，另一端与所述驱动电路相连；所述油门踏板固定在驾驶室底部；还包括控制电路单元和传感器组，所述控制电路单元安装于车体内部，所述控制电路单元输出端通过所述驱动电路与步进电机相连，所述控制电路单元输入端与传感器组相连；
所述的传感器组包括进气压力传感器、发动机转速传感器、进气温度传感器、转角位置传感器和油门位置传感器；
所述发动机与所述涡轮增压器连接的进气总管进气口处安装有进气压力传感器；
所述发动机的缸体内壁对应发动机飞轮处安装有发动机转速传感器；
所述发动机进气总管与废气再循环出***汇处安装有进气温度传感器；
所述喷嘴环叶片的转轴上安装有转角位置传感器；
所述油门踏板底部安装有油门位置传感器。
进一步的，还包括信号灯，所述信号灯连接在所述控制电路单元的输出端。
进一步的，所述信号灯釆用LED灯或闪光灯。
进一步的，所述步进机釆用的是四相五线式进步电机。
进一步的，所述控制电路单元采用DSP芯片或单片机。
进一步的，所述电源采用车辆自身电源或蓄电池。
实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：
该装置采用控制电路单元来控制增压器的叶片开度，其结构简单可靠，工作稳定，具有精度高，误差小的优点，能够自动调节喷嘴环叶片的开度，使喷入发动机的燃油充分燃烧。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实现方式。
图1是一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置框图；
图2是进气压力传感器和进气温度传感器安装位置图；
图3是发动机转速传感器安装位置图；
图4是节气门位置传感器安装位置图；
图5是转角位置传感器安装位置图；
图6是VNT执行机构示意图。
图中标记分别表示：
1—进气压力传感器，2—发动机转速传感器，3—油门位置传感器，4—进气温度传感器，5—转角位置传感器，6—步进电机，7—控制电路单元，8—电源，9—信号灯，10—涡轮增压器，11—进气总管，12—废气再循环阀，13—废气再循环出口，14—发动机，15—发动机外壳，16—发动机飞轮，17—油门踏板，18—喷嘴环叶片，19—推杆。
具体实施方式
本实用新型提供了一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置，结合附图：
包括电源8、油门踏板17、驱动电路、可变涡轮增压器10，可变涡轮增压器10与发动机14的进气总管11连接；可变涡轮增压器10内置有步进电机6、喷嘴环叶片18，步进电机6一端通过推杆19与所述喷嘴环叶片18相连，另一端与驱动电路相连；油门踏板17固定在驾驶室底部；
还包括控制电路单元7和传感器组，控制电路单元7安装于车体内部，控制电路单元7输出端通过驱动电路与步进电机6相连，控制电路单元7输入端与传感器组相连；传感器组包括进气压力传感器1、发动机转速传感器2、进气温度传感器4、转角位置传感器5和油门位置传感器3；
发动机14与所述涡轮增压器10连接的进气总管11进气口处安装有进气压力传感器1；
发动机14的缸体内壁对应发动机飞轮16处安装有发动机转速传感器2；
发动机进气总管11与废气再循环出口13交汇处安装有进气温度传感器4；
喷嘴环叶片18的转轴上安装有转角位置传感器5；
油门踏板17底部安装有油门位置传感器3。控制电路单元接收各传感器的输入信号，得出发动机正常燃烧所需要的理论叶片开度，将理论叶片开度值与转角位置传感器测到的实际叶片开度值进行比较，从而通过控制步进电机调整叶片的开度，实现闭环控制。
优选的，还包括信号灯9，信号灯9连接在控制电路单元7的输出端。信号灯更有利于对传输信号的判断。
优选的，信号灯9采用LED灯或闪光灯。
优选的，步进电机6釆用的是四相五线式进步电机，步进机采用1-2相励磁法驱动方式(即四相八拍式)。这种电机精度较高，运转平滑。
优选的，控制电路单元7采用DSP芯片或单片机。芯片或单片机中设置有传感器的信号输入功能、驱动步进电机等功能。
优选的，DSP芯片或单片机都属于现有的，他们的程序设计和计算方法都属于现有技术。
优选的，电源8采用车辆自身电源或蓄电池。
实施例：
当发动机开始工作时，进气压力传感器、发动机转速传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、转角位置传感器会发出信号，DSP芯片将输入的信号进行处理，经过驱动电路驱动步进电机转动，带动节气门转动。所用DSP芯片属于现有技术，其程序和计算方式是固定不变的。DSP芯片具体工作内容如下：
1、主程序：其功能包括定时器及数据缓冲区初始化等功能。
2、信号处理：主要是通过转角位置传感器来输入信号。进气压力传感器能将进气总管处的气体压力传递给DSP；发动机转速传感器能将发动机的实时转速传递给DSP；节气门位置传感器将节气门的开度位置信号传递给DSP。进气温度传感器能将进气管处的气体温度传递给DSP；转角位置传感器能将增压器叶片开度的角度信息传递给DSP.。
3、输出：将数字信号输送到DSP，然后DSP通过I/O口输出PWM方波可以驱动步进电机转动。
4、反馈：转角位置传感器会将增压器喷嘴环处叶片开度的信号传送给DSP。DSP通过各种传感器传送过来的信号，得出发动机正常燃烧所需要的理论叶片开度，将理论叶片开度值与转角位置传感器测到的实际叶片开度值进行比较，从而通过控制步进电机调整叶片的开度，实现闭环控制。

Claims (6)

1.一种可变涡轮增压器叶片开度控制装置，包括电源(8)、油门踏板(17)、驱动电路、可变涡轮增压器(10)，所述可变涡轮增压器(10)与发动机(14)的进气总管(11)连接；所述可变涡轮增压器(10)内置有步进电机(6)、喷嘴环叶片(18)，所述步进电机(6)一端通过推杆(19)与所述喷嘴环叶片(18)相连，另一端与所述驱动电路相连；所述油门踏板(17)固定在驾驶室底部；其特征在于：
还包括控制电路单元(7)和传感器组，所述控制电路单元(7)输出端通过所述驱动电路与步进电机(6)相连，所述控制电路单元(7)输入端与传感器组相连；所述的传感器组包括进气压力传感器(1)、发动机转速传感器(2)、进气温度传感器(4)、转角位置传感器(5)和油门位置传感器(3)；
所述发动机(14)与所述涡轮增压器(10)连接的进气总管(11)进气口处安装有进气压力传感器(1)；
所述发动机(14)的缸体内壁对应发动机飞轮(16)处安装有发动机转速传感器(2)；
所述发动机进气总管(11)与废气再循环出口(13)交汇处安装有进气温度传感器(4)；
所述喷嘴环叶片(18)的转轴上安装有转角位置传感器(5)；
所述油门踏板(17)底部安装有油门位置传感器(3)。
2.如权利要求1所述的可变涡轮增压器叶片开度控制装置，其特征在于：还包括信号灯(9)，所述信号灯(9)连接在所述控制电路单元(7)的输出端。
3.如权利要求2所述的可变涡轮增压器叶片开度控制装置，其特征在于：所述信号灯(9)釆用LED灯或闪光灯。
4.如权利要求1所述的可变涡轮增压器叶片开度控制装置，其特征在于：所述步进电机(6)釆用的是四相五线式进步电机。
5.如权利要求1所述的可变涡轮增压器叶片开度控制装置，其特征在于：所述控制电路单元(7)采用DSP芯片或单片机。
6.如权利要求1所述的可变涡轮增压器叶片开度控制装置，其特征在于：所述电源(8)采用车辆自身电源或蓄电池。
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