一種差壓式氣動執行器裝置製造方法

2023-08-06 20:16:31

一種差壓式氣動執行器裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種差壓式氣動執行器裝置，包括殼體,殼體內設置有密閉且相鄰的兩個膜片室,其中一個膜片室內安裝有可軸向移動的芯杆，兩個膜片室的容積可在分別進入具有壓差的氣體的作用下收縮或增大用以驅動芯杆軸向移動，工作時，氣體分別從上膜片室氣嘴進入上膜片室，從下膜片室氣嘴進入下膜片室，由於上膜片室氣體壓力高，在壓差作用下，推動橡膠膜片向下端蓋方向移動，橡膠膜片帶動膜片座壓縮彈簧，與芯杆一起移動，實現執行器的調節作用。由於採用壓差驅動，彈簧的預緊力可以不用太大，開啟壓力可以設置一個較低值，同時，採用壓差驅動，彈簧的彈性係數可設置範圍擴大，可以解決可變截面增壓器開啟壓力高與開啟後伸縮快的矛盾。
【專利說明】一種差壓式氣動執行器裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種渦輪增壓器氣動執行器裝置，尤其涉及一種渦輪增壓器的差壓式氣動執行器裝置，屬於內燃機領域。

【背景技術】
[0002]隨著國家排放法規和用戶需求的不斷發展，發動機尤其是柴油發動機的增壓技術也有了長足的進步，廢氣渦輪增壓器的結構從傳統的固定截面發展到了能夠兼顧發動機低速扭矩的廢氣旁通結構增壓器，到了國IV排放法規實施以後，人們對於能夠兼顧發動機高低速性能的發動機增壓器的需求越來越強烈，可變截面渦輪增壓器成為了國內外研發的重點。
[0003]在可變截面渦輪增壓器的實際配試中，其控制一直是一個大問題，常見的控制機構有三種:
[0004]第一種是氣動執行器，價格便宜、可靠性好、控制精度差；
[0005]第二種是氣動執行器+脈寬調節閥+TCU控制，價格較貴、可靠性適中、控制精度適中；
[0006]第二種是執行電機+TCU控制，價格最貴、可靠性最差、控制精度最聞。
[0007]為了控制成本，國內應用最多的是前兩種方式，這兩種方式都需要採用氣動執行器。對單純氣動執行器方案，完全依賴執行器彈簧的行程特性，但很多可變截面增壓器匹配特性是在低速多個轉速點保持在最小開度，然後又以很快的開啟速度開至最大，在這種匹配特性下，由於開始時，在多個轉速點都要保持在最小開度，執行器開啟壓力較高，則需要彈簧較硬、彈性係數較大，而開啟後快速開至最大，則需要彈簧較軟、彈性係數較小，兩者存在矛盾，無法實現有機統一，執行器無法加工。
[0008]對「氣動執行器+脈寬調節閥+T⑶控制」方案，通過T⑶控制脈寬調節閥的佔空比達到所需的壓力，彈簧的行程特性影響較小，但脈寬調節閥是通過通斷閥的不斷開閉實現對佔空比的調節，氣體壓力越低、脈寬調節閥的可靠性也就越好。
[0009]對於可變截面增壓器，特別是通過可變流道實現變截面的增壓器，由於需驅動調節閥門，氣體壓力一般較高，可靠性一直是困擾生產廠家的大問題。研發一種差壓式執行器，通過兩個取氣點的壓差驅動，既能解決單純氣動執動器開啟壓力高與開啟後伸縮快的矛盾，又能只控制低壓端的壓力，實現脈寬調節閥對壓差的控制，增強脈寬調節閥的可靠性。
[0010]目前，增壓器氣動執行器結構如圖1所示，一般包括上殼體8、橡膠膜片6、膜片座
7、彈簧2、下殼體1、芯杆3、氣嘴10,上殼體8與下殼體I通過螺栓5與橡膠膜片6連在一起，膜片座7與芯杆3通過螺母9連接在一起，整個氣動執行器通過連接螺紋孔4安裝在增壓器上。
[0011]工作時，帶有壓力的氣體從氣嘴10進入上殼體8與橡膠膜片6形成的密閉空腔，推動橡膠膜片6與膜片座7向下殼體8方向移動，膜片座7帶動與其組裝在一起的芯杆3一起移動，實現對增壓器的調節。
[0012]這種氣動執行器由於只靠單個彈簧來決定最終的行程特性，行程特性由彈簧的彈性係數決定，當出現開啟壓力很高、開啟後伸縮又過快的矛盾時，是無法解決的。
[0013]「氣動執行器+脈寬調節閥+T⑶控制」方案的控制如圖3所示，T⑶會收集執行器膜片室壓力、發動機轉速、發動機扭矩、發動機進氣流量、發動機功率、油耗率、油門開度等信號，匯總計算後輸出佔空比信號至脈寬調節閥，通過對脈寬調節閥的佔空比控制，來調節膜片室壓力至需求值。膜片室壓力決定了脈寬調節閥通斷閥承受的壓力，壓力越高，通斷閥越容易失效。
實用新型內容
[0014]本實用新型要解決的技術問題是針對傳統增壓器氣動執行器結構的以上缺陷，提供一種渦輪增壓器的差壓式氣動執行器裝置，通過兩個取氣點的壓差驅動，既能解決單純氣動執行器開啟壓力高與開啟後伸縮快的矛盾，又能通過只控制低壓端的壓力，實現脈寬調節閥對壓差的控制，增強脈寬調節閥的可靠性。
[0015]為了解決上述問題，本實用新型採用以下技術方案:
[0016]一種差壓式氣動執行器裝置，包括殼體，殼體內設置有密閉且相鄰的兩個膜片室，其中一個膜片室內安裝有可軸向移動的芯杆，兩個膜片室的容積可在分別進入具有壓差的氣體的作用下收縮或增大用以驅動芯杆軸向移動。
[0017]以下是本實用新型對上述方案的進一步優化:
[0018]兩個膜片室的容積在各自變化的情況時，其中任一個膜片室能夠抵消或增補另一個膜片室增大或收縮的容積。
[0019]進一步優化:殼體包括筒狀結構的下殼體，下殼體的上端固定連接有上殼體、下殼體的下端固定連接下端蓋。
[0020]進一步優化:下殼體的上端與上殼體之間還連接有橡膠膜片，橡膠膜片與上殼體之間形成一個封閉空間即兩個膜片室其中的一個，為上膜片室。
[0021]進一步優化:芯杆的其中一端部設置在下膜片室內靠近橡膠膜片的位置，該端部通過螺母固定連接有一截面為U形的膜片座。
[0022]進一步優化:下殼體的下端與下端蓋之間還連接有密封膜片，所述密封膜片與橡膠膜片之間形成一個封閉空間即兩個膜片室中另一個，為下膜片室。
[0023]密封膜片套裝在芯杆上並密封連接。
[0024]所述下膜片室還設置有用以對芯杆進行復位的彈性裝置。該彈性裝置設置在膜片座與下端蓋之間。彈性裝置包括套裝在芯杆外部的彈簧，該彈簧的其中一端頂在密封膜片靠近下端蓋的位置、另一端設置在膜片座的U形槽內。
[0025]工作時，上膜片室氣嘴連接渦輪增壓器的高壓取氣點，下膜片室氣嘴連接渦輪增壓器的低壓取氣點。
[0026]當採用單純執行器方案時，氣體分別從上膜片室氣嘴進入上膜片室，從下膜片室氣嘴進入下膜片室，由於上膜片室氣體壓力高，在壓差作用下，推動橡膠膜片向下端蓋方向移動，橡膠膜片帶動膜片座壓縮彈簧，與芯杆一起移動，實現執行器的調節作用。
[0027]由於採用壓差驅動，彈簧的預緊力可以不用太大，開啟壓力可以設置一個較低值，同時，採用壓差驅動，彈簧的彈性係數可設置範圍擴大，可以解決可變截面增壓器開啟壓力高與開啟後伸縮快的矛盾。
[0028]當採用「氣動執行器+脈寬調節閥+TCU控制」方案時，脈寬調節閥分別接渦輪增壓器的低壓取氣點和執行器的下膜片室，該處壓力低，脈寬調節閥不容易損壞，使用壽命長。
[0029]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]附圖1是本實用新型【背景技術】中氣動執行器的結構示意圖；
[0031]附圖2是本實用新型【背景技術】中氣動執行器的側視圖；
[0032]附圖3是本實用新型【背景技術】和實施例共用的脈寬調節閥控制圖；
[0033]附圖4是本實用新型實施例中氣動執行器的結構示意圖。
[0034]圖中:1_下殼體；2-彈簧；3-芯杆；4_連接螺紋孔；5_螺栓；6_橡膠膜片；7-膜片座；8-上殼體；9_螺母；10_氣嘴；11-下端蓋；12_上膜片室；13_下膜片室；14_上膜片室氣嘴；15_下膜片室氣嘴；16-凸臺；17_緊固螺母；18_密封膜片；19_墊片。

【具體實施方式】
[0035]實施例1，如圖4所示，一種差壓式氣動執行器裝置，包括殼體，殼體內設置有密閉且相鄰的兩個膜片室，其中一個膜片室內安裝有可軸向移動的芯杆3，
[0036]兩個膜片室的容積可在分別進入具有壓差的氣體的作用下收縮或增大用以驅動芯杆3軸向移動。
[0037]兩個膜片室的容積在各自變化的情況時，其中任一個膜片室能夠抵消或增補另一個膜片室增大或收縮的容積。
[0038]殼體包括筒狀結構的下殼體1，下殼體I的上端通過螺栓固定連接有上殼體8、下殼體I的下端通過螺栓5固定連接下端蓋11，所述下端蓋11上設置有連接螺紋孔4，整個氣動執行器通過連接螺紋孔4安裝在增壓器上。
[0039]下殼體I的上端與上殼體8之間還連接有橡膠膜片6，橡膠膜片6與上殼體8之間形成一個封閉空間即兩個膜片室其中的一個，為上膜片室12。
[0040]芯杆3的其中一端部設置在下膜片室13內靠近橡膠膜片6的位置，該端部通過螺母9固定連接有一截面為U形的膜片座7。
[0041]上殼體8上安裝有與上膜片室12連通的上膜片室氣嘴14，可連接渦輪增壓器的高壓取氣點，用於對上膜片室12進行充氣。
[0042]下殼體I的下端與下端蓋11之間還連接有密封膜片18，所述密封膜片18與橡膠膜片6之間形成一個封閉空間即兩個膜片室中另一個，為下膜片室13。
[0043]下殼體I的一側安裝與下膜片室13連通的下膜片室氣嘴15，可連接渦輪增壓器的低壓取氣點，用於對下膜片室13進行充氣。
[0044]密封膜片18套裝在芯杆3上並通過帶有螺紋的凸臺16和可與凸臺16螺紋連接的緊固螺母17以及墊片19密封連接。
[0045]通過墊片19、螺母17將密封膜片18壓緊在芯杆3的凸臺16上；
[0046]所述下膜片室13還設置有用以對芯杆3進行復位的彈性裝置。該彈性裝置設置在膜片座7與下端蓋11之間。
[0047]彈性裝置包括套裝在芯杆3外部的彈簧2。該彈簧2的其中一端頂在密封膜片18靠近下端蓋11的位置、另一端設置在膜片座7的U形槽內。
[0048]當採用單純執行器方案時，氣體分別從上膜片室氣嘴14進入上膜片室12，從下膜片室氣嘴15進入下膜片室13，由於上膜片室14氣體壓力高，在壓差作用下，推動橡膠膜片6向下端蓋11方向移動，橡膠膜片6帶動膜片座7壓縮彈簧2，與芯杆3 —起移動，實現執行器的調節作用。
[0049]由於採用壓差驅動，彈簧2的預緊力可以不用太大，開啟壓力可以設置一個較低值，同時，採用壓差驅動，彈簧2的彈性係數可設置範圍擴大，可以解決可變截面增壓器開啟壓力高與開啟後伸縮快的矛盾。
[0050]實施例2，上述實施例1中，將其應用在如圖3所示的「氣動執行器+脈寬調節閥+TCU控制」方案時，脈寬調節閥分別接渦輪增壓器的低壓取氣點和執行器的下膜片室13，該處壓力低，脈寬調節閥不容易損壞，使用壽命長。
[0051]現在我們已經按照國家專利法對實用新型進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員會識別本文所公開的具體實施例的改進或代替。這些修改是在本實用新型的精神和範圍內的。
【權利要求】
1.一種差壓式氣動執行器裝置，包括殼體，其特徵在於: 殼體內設置有密閉且相鄰的兩個膜片室，其中一個膜片室內安裝有可軸向移動的芯杆，兩個膜片室的容積可在分別進入具有壓差的氣體的作用下收縮或增大用以驅動芯杆軸向移動。
2.根據權利要求1所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 兩個膜片室的容積在各自變化的情況時，其中任一個膜片室能夠抵消或增補另一個膜片室增大或收縮的容積。
3.根據權利要求1或2所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 殼體包括筒狀結構的下殼體(I)，下殼體(I)的上端固定連接有上殼體(8)、下殼體(I)的下端固定連接下端蓋(11)。
4.根據權利要求3所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 下殼體(I)的上端與上殼體(8)之間還連接有橡膠膜片(6)，橡膠膜片(6)與上殼體(8)之間形成一個封閉空間即兩個膜片室其中的一個，為上膜片室(12)。
5.根據權利要求4所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 芯杆(3)的其中一端部設置在下膜片室(13)內靠近橡膠膜片(6)的位置，該端部通過螺母(9)固定連接有一截面為U形的膜片座(7)。
6.根據權利要求5所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 下殼體(I)的下端與下端蓋(11)之間還連接有密封膜片(18)，所述密封膜片(18)與橡膠膜片(6)之間形成一個封閉空間即兩個膜片室中另一個，為下膜片室(13)。
7.根據權利要求6所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 密封膜片(18)套裝在芯杆(3)上並密封連接。
8.根據權利要求7所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 所述下膜片室(13)還設置有用以對芯杆(3)進行復位的彈性裝置，該彈性裝置設置在膜片座(7)與下端蓋(11)之間。
9.根據權利要求8所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 彈性裝置包括套裝在芯杆(3 )外部的彈簧(2 )。
10.根據權利要求9所述的一種差壓式氣動執行器裝置，其特徵在於: 該彈簧(2)的其中一端頂在密封膜片(18)靠近下端蓋(11)的位置、另一端設置在膜片座(7)的U形槽內。
【文檔編號】F02B37/22GK203962145SQ201420415865
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月28日 優先權日:2014年7月28日
【發明者】王航, 桑悟海, 袁道軍, 郭朋亮, 於小蕾, 郭振邦, 張曉林 申請人:康躍科技股份有限公司