[发明专利]一种发动机二级涡轮增压器用电控阀系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种发动机二级涡轮增压器用电控阀系统及控制方法，输出轴末端嵌入外直齿圆柱齿轮，减速增扭机构左端设有与外直齿圆柱齿轮同轴的内直齿圆柱齿轮，外直齿圆柱齿轮与内直齿圆柱齿轮之间设置有与外直齿圆柱齿轮和内直齿圆柱齿轮均啮合的行星轮，起到动力传递及对步进电机高转速减速增扭的作用。本发明减速增扭机构和运动转换机构将步进电机上的步进旋转运动转为螺旋顶杆部位的直线运动，同时起到减速增扭的作用，最后借由螺旋顶杆作用于阀片上，推动阀片转动，电控阀能够实现开闭可调，调节开度在60°以上，占用空间小，不易发生干涉，易于装拆，灵活调节步进电机的转角，经过传动机构实现减速增扭、运动转换，从而调节相应阀片开度。

技术领域

本发明涉及内燃机涡轮增压技术领域，具体涉及一种发动机二级涡轮增压器用电控阀系统及控制方法。

背景技术

发动机的增压方式有多种。当下科研人员对于增压技术的研究仍然以涡轮增压为主要方向，但是呈现出了许多其他的增压方式，具有多元化的特点。由于传统涡轮增压器的固有缺点，在增压器的流量范围内难以兼顾发动机的高低转速工况所需要的增压比，柴油机如何合理的匹配增压器的问题无法得到解决，二级增压系统应运而生。

二级可调增压系统具体工作原理如下：在柴油机处于低转速时，排气气流首先通过高压级涡轮机，电控阀此时处于关闭状态，然后通过低压级涡轮; 柴油机在高转动速度下，涡轮增压器电控阀打开，部分排气气流通过旁通的支路直接进入低压涡轮膨胀工作，两级增压效果可以达到实现。发动机在不同工况下对增压压力要求不同，旁通阀开度可控可以实现高低压涡轮增压器达到不同增压比。旁通阀另一方面可以起到过载保护的作用，因为高压级涡轮增压器距离排气气流较近，排气能量大，增压器已损坏，在排气气流能量过高时调整涡轮旁通阀开度，可以保护高压涡轮增压器不超速。低压涡轮增压器可以平稳运行并最大限度地利用废气能量。

显然，采用合适的二级增压系统控制方式可以提高压燃式发动机的扭矩和最大功率，降低油耗，提高低速工况下动力性。二级增压系统想要实现车用，则必须针对变工况进行更加深入的实验研究，目前对于涡轮增压器的控制阀为气动阀，气动阀在实验室中使用外接气源控制，通过人工控制气路上的球阀，来改变气路的压力实现阀执行器的动作最终实现阀的开闭。但是气动阀并不适用于进行变工况二级增压的研究，气动阀存在如下缺陷：通过球阀控制气路的压力，球阀的开启角度难以精确控制，并且外接气源的压力由于气泵的间歇性工作造成稳压箱压力波动，进一步加大了控制的难度；由于在发动机高速工作过程中需要实时通过球阀控制阀开启角度，人工控制反应时间太慢。因此对于涡轮增压器电控阀的控制势必是未来研究的重难点。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种发动机二级涡轮增压器用电控阀系统及控制方法，减速增扭机构和运动转换机构将步进电机上的步进旋转运动转为螺旋顶杆部位的直线运动，同时起到减速增扭的作用，最后借由螺旋顶杆作用于阀片上，推动阀片转动，电控阀能够实现开闭可调，调节开度在60°以上，结构简单，尺寸小，占用空间小，不易发生干涉，易于装拆及布置。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种发动机二级涡轮增压器用电控阀系统，包括固定在支撑板上的步进电机，至左向右依次连接于所述步进电机端部的减速增扭机构、运动转换机构和螺旋顶杆；所述减速增扭机构为直齿圆柱齿轮传动件，所述运动转换机构为丝杠传动副，所述步进电机包括端部的输出轴，所述输出轴末端嵌入外直齿圆柱齿轮，所述减速增扭机构左端设有与所述外直齿圆柱齿轮同轴的内直齿圆柱齿轮，所述外直齿圆柱齿轮与所述内直齿圆柱齿轮之间设置有与所述外直齿圆柱齿轮和所述内直齿圆柱齿轮均啮合的行星轮，起到动力传递及对步进电机高转速减速增扭的作用。

进一步的，所述内直齿圆柱齿轮外部设置有密封盖。

进一步的，还包括驱动系统，所述驱动系统包括上位机，51单片机，步进电机控制器，24v稳压电源，梯形齿杆及万向节传动机构和电控阀。