[发明专利]特别是用于驱动涡轮压缩机的减压阀的电磁致动器

说明书

技术领域

本发明涉及特别用于驱动内燃机的涡轮压缩机的减压阀(通常被称为“废气门”) 的旋转电磁致动器的领域。

本发明具体地涉及用于驱动该减压阀且由此控制涡轮压缩机涡轮中的气体压力 的电动致动器。

热力发动机(用于机动车辆，卡车，建筑机械...)通过空气/燃料混合物在汽缸的 燃烧室中爆发来运行。

发动机的空气回路使用多种阀进行操作，该空气回路旨在引导、管理和释放被供 应到发动机中的空气。为了提高热力发动机性能，一些车辆配备有涡轮压缩机，其旨 在利用空气对燃烧室进行增压。

该增压装置通常配备有根据发动机转速和测得的负荷控制涡轮压缩机的运行和 影响的移动元件(可变的几何形状，具有旋转叶片和顶冠，旋转废气门，...)。该移 动机械元件通过由车辆上的计算机驱动的(主要是气动和电动)致动器来移动。

当涡轮压缩机移动机械元件处于从燃烧室排出的排气气流中时，它们经受由压力 变化导致的合力，其大小和频率直接取决于热力发动机的运行速度。

由车辆上的计算机驱动且在运动中设定移动元件的致动器必须满足：

-在任何时候，将移动元件驱动到期望的位置(无论温度和所要克服的负荷是多 少)

-在通常非常短的时间内(大约100ms)能够达到目标位置，以保证涡轮的最佳 操作

-以最低可能的功耗来稳定地保持该位置。

背景技术

德国专利DE102011051560公开了一种在现有技术中已知的用于涡轮压缩机的已 知示例性减压阀。

专利WO2013017794，其公开了一种已知的紧凑的定位组件，其包括致动器和集 成在致动器的气缸盖中的传感器。

德国专利DE102011078907公开了另一种用于控制排气气流的压力的示例性排气 背压阀。

专利EP1804366和US5828151公开了旋转电磁致动器的其它示例。

如在专利US2006244330中公开的具有摩擦引导件的电机也在现有技术中已知。 该旋转机械包括，在固定部件和移动部件之间的引导元件，该引导元件可能是环形轴 承但也可以是摩擦轴承或滚动轴承。这些引导元件不是特定描述于该专利中且本领域 技术人员将理解它们仅用于使得机械的移动元件相对于固定元件的相对旋转具有最 低可能的摩擦，以最小化机械损失且获得高效益。这些引导元件没有提供对于可能施 加到移动元件上的外界扰动的机械过滤功能。

公开了具有塑料轴承的阀门致动器的专利US2011240893也是已知的。铁磁体 毂包括特定形式的接收塑料件，其形式为用于接收马达轴的多孔垫圈。用于这些垫圈 的塑料必须具有低摩擦系数，优选地具有尼龙以减少在致动器的固定部件和移动部件 之间的粘附效应，特别是当润滑元件不再提供该功能的时候。具有低摩擦系数的塑料 垫圈在此仅提供定位和引导轴的功能，这旨在利用经济的解决方案减少机械损失。该 解决方案并不可能补偿且过滤移动元件中的可能扰动或位置振动。在该专利中，塑料 垫圈主要具有用于保持轴的径向功能而不是轴向的。

类似地，如专利EP1432106中所示的致动器，已知的是其中由软磁性材料制成 的轴承被固定至定子且转子轴的一部分通过其中。该轴承优选地由具有尽可能低的摩 擦力的软磁性材料制成。用于制造该轴承的这种材料的一个特征是，其还防止由定子 和转子之间产生的磁力造成的吸附，以保持其旋转特征且提高其耐用性。这些轴承在 此旨在通过使用与致动器的磁性相容的材料来限制磨损或机械损失的现象以及限制 摩擦现象。该解决方案没有能够抑制且消除可能影响致动器位置的外部扰动。

专利US3242365中公开的电压产生控制系统是已知的，其合并有用于抑制移动 定子系统的振动的系统。该阻尼系统通过约束在摩擦环和定子之间的汤盘状(贝氏弹 簧垫圈)的弹簧引入了摩擦。该阻尼系统也可能是与定子接触的板簧或例如稠润滑脂 或摩擦垫的任何其它阻尼装置。该阻尼系统在此基于摩擦但需要弹性约束装置以实现 所需的阻尼效果。昂贵、庞大且几乎不能控制的元件必须因此被集成以实现阻尼，例 如，“贝氏垫圈”类型的弹簧，弹性摩擦片或衬垫，它们必须被活化或经由弹性元件约 束。采用稠润滑脂也是不恰当的，因为，在一方面阻尼效果将取决于扰动的速度(低 速，缓慢扰动将不能通过流体例如油脂来消除)且，在另一方面，油脂趋向于润滑表 面这样减少或甚至消除接触面的摩擦，这样减少了摩擦阻尼。