連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構的製作方法

2023-06-03 18:48:01

專利名稱：連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構的製作方法
技術領域：
本專利屬於機電一體化領域中的發動機控制。特別涉及一種採用鉸接連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構。
背景技術：
發動機節氣門是控制進入發動機的燃料量的直接部件，節氣門的開度越大，進入發動機的燃料量越多，發動機的輸出功率也越大。因此，對節氣門的位置進行精確的控制，可以確保發動機按照所需要的功率，即轉速和扭矩，正常工作。
目前，發動機節氣門的電子控制大多採用專門的部件，通常在市場上難以採購到。而採用通用執行器，雖然能夠在市場上易於購得，但其價格較高，而且體積一般較大。採用步進電機用作發動機節氣門控制用伺服電機，具有價格低，使用方便、可靠等許多優點。但價格較低的步進電機角度解析度(步距角)，即步進電機每接收一個脈衝信號所轉動的角度，對於發動機節氣門控制而言，在某些工況下是遠遠不夠的。例如，某品牌步進電機的最小解析度為0.9°，壓縮機的最高允許轉速為1450±100rpm，在用於控制天然氣發動機的節氣門時，當壓縮機在1200～1300rpm的轉速下工作，該解析度對應的轉速變化可高達300rpm。當驅動的製冷壓縮機在接近最高轉速下運行時，其轉速的上下波動常使其超過壓縮機的允許範圍，造成制冷機無法正常工作。

發明內容
本發明是在作為發動機節氣門電子控制用的步進電機(主動元件)和被動元件(節氣門)之間，加入一個鉸接連杆機構，利用槓桿原理，在步進電機每轉動一步時，節氣門的動作角度小於步進電機的解析度。本發明還可以通過調節連杆的長度，使步進電機在每轉動一步時，節氣門的動作角度大於或等於步進電機的解析度。
為達到上述目的，本發明是這樣實現的，一種連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構，包括步進電機、節氣門，步進電機與節氣門的位置相對固定，其特徵在於在步進電機與節氣門之間加入一由主動杆、傳動杆、從動杆組成的傳動結構，其中主動杆的一端固定於步進電機上，主動杆的另一端與傳動杆的之間為活動連接，從動杆一端固定於節氣門上，從動杆與傳動杆的之間為活動連接。
此外，本發明還可以在步進電機與節氣門之間增加一定位杆，用於確定步進電機與節氣門的相對位置。
此外，本發明中的主動杆、傳動杆、從動杆和定位杆長度可調節。
此外，本發明還可以設定從動杆的長度大於主動杆。
本發明的有益效果是通過設計不同的連杆機構的四根連杆——定位杆、主動杆、從動杆和傳動杆的長度，可實現步進電機與節氣門轉動角度的不同放大比，從而提高了步進電機的控制精度，使之滿足節氣門電子控制的要求，有效地改善了系統的性價比。
此外，採用本發明的連杆控制機構與步進電機直接驅動節氣門相比，響應快，沒有任何時間上的滯後，可實現與步進電機完全同步。本發明還具有調節方便，價格低廉，性價比高的優點。


圖1是本發明實施方案的示意圖。
標號說明1.步進電機2.主動杆3.傳動杆4.從動杆5.定位杆6.節氣門具體實施方式
以下結合附圖對本發明進一步說明。
參照圖1所示，連杆機構在兩個一種連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構，包括步進電機1、節氣門6，其特徵在於步進電機1與節氣門6之間有一定位杆5，在步進電機1與節氣門6之間加入一傳動結構，該傳動結構由主動杆2、傳動杆3、從動杆4組成的，其中主動杆2的一端固定於步進電機1上，主動杆2的另一端與傳動杆3之間為活動連接，從動杆4一端固定於節氣門6上，從動杆4與傳動杆3之間為活動連接，從動杆4的長度大於主動杆2。
將該發明用於控制天然氣發動機的節氣門，當壓縮機在1200～1300rpm的轉速下工作時，將主動杆2與從動杆4的比例設定為1比3和1比5，其對應的轉速最大波動範圍分別為為±100rpm和±60rpm。這種轉速的穩定極大地改善了制冷機的工作狀況，使其可象電動機驅動時一樣工作，平穩、可靠。
圖1中虛線部分為為主動杆2、傳動杆3、從動杆4及節氣門6在步進電機1轉動角度變化前的位置。
權利要求1.一種連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構，包括步進電機(1)、節氣門(6)，步進電機(1)與節氣門(6)的位置相對固定，其特徵在於在步進電機(1)與節氣門(6)之間加入一由主動杆(2)、傳動杆(3)、從動杆(4)組成的傳動結構，主動杆(2)的一端固定於步進電機(1)上，主動杆(2)的另一端與傳動杆(3)之間為活動連接，從動杆(4)一端固定於節氣門(6)上，從動杆(4)與傳動杆(3)之間為活動連接。
2.根據權利要求1所述的連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構，其特徵在於步進電機(1)與節氣門(6)之間有一定位杆(5)。
3.根據權利要求1或2所述的連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構，其特徵在於從動杆(4)的長度大於主動杆(2)。
專利摘要本實用新型涉及一種採用鉸接連杆傳動機構的發動機節氣門電子控制用執行機構，包括步進電機、節氣門，步進電機與節氣門的位置相對固定，其特徵在於在步進電機與節氣門之間加入一由主動杆、傳動杆、從動杆組成的傳動結構，其中主動杆的一端固定於步進電機上，主動杆的另一端與傳動杆的之間為活動連接，從動杆一端固定於節氣門上，從動杆與傳動杆的之間為活動連接。本實用新型通過設計不同的連杆機構的四根連杆——定位杆、主動杆、從動杆和傳動杆的長度，可實現步進電機與節氣門轉動角度的不同放大比，從而不但提高了步進電機的控制精度，而且響應快，可實現與步進電機完全同步。本實用新型還具有調節方便，性價比高的優點。
文檔編號F01L9/04GK2687346SQ20032010823
公開日2005年3月23日 申請日期2003年11月21日 優先權日2003年11月21日
發明者沈勇, 秦朝葵 申請人:同濟大學