用於引擎的節氣門驅動致動器的製作方法

2023-12-09 07:30:46 1

本系統和方法涉及引擎，尤其涉及用於節氣門體的節氣門驅動致動器。

背景技術：

馬達可以用來控制用在內燃引擎中的節氣門閥的傾斜。馬達能夠響應於加速裝置的操作和引擎的變化工況對節氣門閥進行調節。

技術實現要素：

根據一個方面，用於引擎的節氣門驅動致動器包括第一磁體和被安放成與第一磁體相鄰的第二磁體，第一磁體包括北極和南極，第二磁體包括北極和南極。第二磁體的北極被安放成與第一磁體的南極相對，以建立第一磁場，並且第二磁體的南極被安放成與第一磁體的北極相對，以建立第二磁場。第二磁場的方向被定向成與第一磁場的方向相反。電樞被安放在第一磁體和第二磁體之間，電樞包括繞組。當繞組通電時，通過利用洛倫茲力，電樞在第一磁體和第二磁體之間旋轉，並且電樞使引擎的節氣門體的閥旋轉，以打開和關閉節氣門體的空氣通道。

在查閱下面的圖和詳細的描述之後，其它系統、方法、特徵和優點將是顯而易見的或將變得顯而易見。所有這類另外的系統、方法、特徵和優點意在被包括在本說明書之內並且通過所附權利要求保護。

附圖說明

結合下面的詳細描述，參考所附附圖，附圖中不同圖中相似標記指的是同一元件。

圖1是包括節氣門體的示例的引擎的示意圖。

圖2是與節氣門體連接的示例的驅動致動器的分解圖。

圖3是與節氣門體裝配在一起的驅動致動器的示意圖。

圖4是磁體和磁體的示例安排的示意圖。

圖5是用於控制閥的移動的示例的控制系統的框圖。

具體實施方式

雖然本公開可以有不同形式的實施例，但是在附圖中示出了並且文中詳細描述了一個或多個實施例，可以理解的是，本公開應被視為本公開的原理的範例，而不是旨在將本公開限制於如同示出的和文中描述的那些內容。因此，除非另有說明，文中公開的特徵可以組合到一起以形成那些出於簡潔目的而未另外示出的額外的組合。還將理解，在本公開的範圍內，在一些實施例中，在附圖中通過示例的方式示出的一個或多個元件可以被去除和/或用替代元件替換。

圖1是示例的引擎100的示意圖，引擎100包括節氣門體102，節氣門體102用來控制進入引擎100的空氣的量。引擎100可用於許多器具中,器具包括但不限於割草機、公共設施設備、娛樂設備、發電機、焊接機等。節氣門驅動致動器104與節氣門體102連接以使節氣門體102的閥106旋轉。閥106打開和關閉,以例如響應於加速裝置的操作和引擎100的變化工況允許更多或更少的空氣通過節氣門體102。

節氣門驅動致動器104可控制閥106的傾斜。如同下面更詳細地描述地,節氣門驅動致動器104包括場磁體和電樞，場磁體具有至少一對n極和s極，電樞具有至少一組線圈，線圈被安置成與磁體呈面對面的面對關係。節氣門驅動致動器104可以直接耦合至支撐節氣門閥106的軸,致動器104被彈簧推向其中閥106關閉空氣通道的位置。節氣門驅動致動器104的線圈相對於磁體的n和s極安放,使得當線圈被激發時任何導體部分可以有效地起作用以產生轉矩來使閥106旋轉。

圖2是與節氣門體102連接的示例的節氣門驅動致動器104的分解圖。節氣門體102具有穿過其而形成的圓柱形的空氣通道200。在空氣通道200中，節氣門閥106由轉軸202支承。節氣門閥106能夠形成圓盤,圓盤關閉通道200或調節流過通道的空氣。可以使用其它形狀。轉軸202垂直於空氣通道的中心軸線延伸並且與節氣門驅動致動器104連接。由軸202支承的節氣門閥106被置於驅動致動器104的影響下，驅動致動器104採用這樣的方式作用於軸202：節氣門閥106可傾斜以打開和關閉空氣通道200。在操作中,驅動致動器104憑藉軸202驅動節氣門閥106旋轉(這在下面詳細描述),通過這種方式調整閥的傾斜以調整空氣通道200的開度，由此調整流過空氣通道的空氣的流動。

轉軸202在閥的圓盤的直徑等分線處被固定至節氣門閥106，從而軸202與閥106整體地旋轉。軸202在其相對端處附接至節氣門體104中的旋轉電樞206的耦合器204或任何合適的軸承裝置。電樞206被安放在相對的具有n1極和s1極的靜止磁體208和具有n2極和s2極的靜止磁體210之間，靜止磁體210的方向與磁體208相反。例如,為了在它們之間建立磁場,磁體208的極n1與磁體210的磁極s2相對，並且磁體208的極s1與磁體210的極n2相對,如同下面更詳細描述地。磁體208可以被安裝在板214上並且磁體210可以被安裝在板216上。在其它實施方案中,電樞206可以是靜止的,並且磁體208和/或210可以移動。

電樞206的線圈包括載流繞組，載流繞組由電線212供給，以感應出磁力，磁力與磁體208和210產生的磁場相互作用，以使電樞206移動，進而使軸202旋轉，以使節氣門閥106在打開位置和關閉位置之間移動。在其它實施方案中,電樞206可包括一個或多個磁體。電樞206、磁體208、磁體210等全都可以裝在第一殼體部分222和相對的第二殼體部分224中，第一殼體部分222和第二殼體部分224用來形成驅動致動器104的殼體。使用諸如螺釘的緊固件226a、226b或其它緊固件將第一殼體部分222可移除地附接至節氣門閥體102。採用這種方式，驅動致動器104可以是原始組件的部分和/或替換損壞的驅動致動器等等，原始組件帶有對現有的節氣門體102進行改造而來的節氣門體102。

圖3是與節氣門體102裝配到一起的節氣門驅動致動器104的示意圖。當裝配完成時，驅動器104包括薄斷面，例如，小於節氣門體102的寬度的約三分之一，同時提供足夠的力來移動閥106。例如，用1ms(毫秒)的脈衝，可以在小於約0.7ms內實現約13.4in-lbs(英寸-磅)的峰值力。在一些實施方案中，驅動致動器104可使軸202在m方向上旋轉通過大約至少75到80度的運動。磁體208和210大體上可以是弧形並且尺寸被設置以提供75至80度的運動。可以使用磁體的其它形狀和運動範圍度，例如多達180度的運動。

磁體208和210可以由一塊或多塊構成。例如，磁體208和/或磁體210可以由兩個磁體構成，使得南極s1和s2和北極n1和n2是單獨的磁塊。在其它實施方案中，電樞206可以用一個或多個磁體實施，而不是圍繞鐵芯的繞組實施。復位彈簧218將電樞206偏置到斷電位置。彈簧固定夾220或其它緊固件固持彈簧218，使彈簧218能夠提供力來將電樞206維持在確定位置，例如，以在沒有電流被施加到電樞206時保持閥106關閉。替代地，在其它實施方案中，當斷電時，彈簧218可以使閥106保持打開。

圖4是磁體208和210的示例安排的示意圖。當裝配完成時，板216的定向被翻轉(在上下方向上)，使得磁體210的南極s2與磁體208的北極n1面對面地對齊，以在南極s2和北極n1之間建立磁場，並且磁體210的北極n2與磁體208的南極s1面對面地對齊，以在北極n2和南極s1之間建立磁場，該磁場的方向與由南極s2和北極n1建立的磁場相反。

電樞206可旋轉地安放在磁體208和磁體210之間。在斷電狀態下，電樞206的位置由復位彈簧218維持，使得電樞206的大部分p1安放在北極n1的上方並且電樞206的小部分p2安放在南極s1的上方。當電流流動時，洛侖茲力生成在電樞206的線圈繞組的兩個徑向段部p1和p2上的力。由於電磁場，洛侖茲力可以包括一個點電荷上的電力和磁力的組合。移動電樞206會使軸202移動，這進而使節氣門閥106移動，以供應更多或更少的進入引擎100的空氣。

圖5是用於控制閥106的移動的示例的控制系統500的框圖。電子控制單元502接收表示引擎請求的和實際速度504的信號和表示節氣門位置506的信號，以例如，通過電樞206控制閥106的希望位置。可以用一個或多個控制單元來實施電子控制單元502。電子控制單元502可以確定何時發送驅動信號到驅動電路508，驅動電路508將電流送到電樞206的繞組，以確定電樞206的移動。電樞206基於引擎速度504、節氣門位置506等等驅動節氣門閥106到希望的傾斜位置，例如，以讓更多或更少的空氣進入100發動機。

當被置於彈簧218的影響下的閥106關閉空氣通道200時，固定的小量的空氣被許可通過通道200。電子控制單元502將驅動信號饋送到驅動電路508並且驅動電路508例如採用上面描述的方式給電樞206的線圈繞組供電以產生轉矩。磁體208和210產生磁場，磁場引起電樞206旋轉希望的量同時克服復位彈簧218的作用，以使節氣門閥106轉動，從而使空氣通道200相應打開。當希望關閉空氣通道200時，電子控制電路502發送信號以使電樞線圈斷電。因此，節氣門閥106被復位彈簧218傾斜，回到其初始節流位置。

在一些實施方案中，可以使用傾斜檢測器，例如，電位計、轉速表傳感器、編碼器、或任何其它合適裝置，傾斜檢測器適合產生表示那時安放的節氣門閥106的傾斜度或空氣通道200的當前開度的信號並將該信號傳輸給電子控制電路502。

儘管在附圖中示出並且關於附圖描述了特定的實施例，但是，應想到，本領域技術人員可以想出多種修改，而不背離所附權利要求的精神和範圍。因此，將理解的是，本公開和所附權利要求的範圍不限於附圖中示出的並且關於附圖討論的具體實施例，並且修改和其它實施例旨在被包括在本公開和所附附圖的範圍內。而且，儘管前面的描述和相關附圖在元件和/或功能的某些示例組合的情況下描述了示例的實施例，應理解的是，在不背離本公開和所附權利要求的範圍的情況下，元件和/或功能的不同組合可以由替代實施例提供。

得益於在前面的描述和相關附圖中所呈現的教導，本領域技術人員將想到許多修改和文中闡述的其它實施例。儘管文中採用了具體術語，但是它們的使用只在一般描述意義上，而不是出於限制目的。