专利名称：连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构的制作方法
技术领域：
本专利属于机电一体化领域中的发动机控制。特别涉及一种采用铰接连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构。
背景技术：
发动机节气门是控制进入发动机的燃料量的直接部件，节气门的开度越大，进入发动机的燃料量越多，发动机的输出功率也越大。因此，对节气门的位置进行精确的控制，可以确保发动机按照所需要的功率，即转速和扭矩，正常工作。
目前，发动机节气门的电子控制大多采用专门的部件，通常在市场上难以采购到。而采用通用执行器，虽然能够在市场上易于购得，但其价格较高，而且体积一般较大。采用步进电机用作发动机节气门控制用伺服电机，具有价格低，使用方便、可靠等许多优点。但价格较低的步进电机角度分辨率(步距角)，即步进电机每接收一个脉冲信号所转动的角度，对于发动机节气门控制而言，在某些工况下是远远不够的。例如，某品牌步进电机的最小分辨率为0.9°，压缩机的最高允许转速为1450±100rpm，在用于控制天然气发动机的节气门时，当压缩机在1200～1300rpm的转速下工作，该分辨率对应的转速变化可高达300rpm。当驱动的制冷压缩机在接近最高转速下运行时，其转速的上下波动常使其超过压缩机的允许范围，造成制冷机无法正常工作。
发明内容
本发明是在作为发动机节气门电子控制用的步进电机(主动元件)和被动元件(节气门)之间，加入一个铰接连杆机构，利用杠杆原理，在步进电机每转动一步时，节气门的动作角度小于步进电机的分辨率。本发明还可以通过调节连杆的长度，使步进电机在每转动一步时，节气门的动作角度大于或等于或小于步进电机的分辨率。
为达到上述目的，本发明是这样实现的，一种连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构，包括步进电机、节气门，步进电机与节气门的位置相对固定，其特征在于在步进电机与节气门之间加入一由主动杆、传动杆、从动杆组成的传动结构，其中主动杆的一端固定于步进电机上，主动杆的另一端与传动杆的之间为活动连接，从动杆一端固定于节气门上，从动杆与传动杆的之间为活动连接。
此外，本发明还可以在步进电机与节气门之间增加一定位杆，用于确定步进电机与节气门的相对位置。
此外，本发明中的主动杆、传动杆、从动杆和定位杆长度可调节。
此外，本发明还可以设定从动杆的长度大于主动杆。
本发明的有益效果是通过设计不同的连杆机构的四根连杆——定位杆、主动杆、从动杆和传动杆的长度，可实现步进电机与节气门转动角度的不同放大比，从而提高了步进电机的控制精度，使之满足节气门电子控制的要求，有效地改善了系统的性价比。
此外，采用本发明的连杆控制机构与步进电机直接驱动节气门相比，响应快，没有任何时间上的滞后，可实现与步进电机完全同步。本发明还具有调节方便，价格低廉，性价比高的优点。
图1是本发明实施方案的示意图。
标号说明1.步进电机2.主动杆3.传动杆4.从动杆5.定位杆6.节气门具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
参照图1所示，连杆机构在两个一种连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构，包括步进电机1、节气门6，其特征在于步进电机1与节气门6之间有一定位杆5，在步进电机1与节气门6之间加入一传动结构，该传动结构由主动杆2、传动杆3、从动杆4组成的，其中主动杆2的一端固定于步进电机1上，主动杆2的另一端与传动杆3之间为活动连接，从动杆4一端固定于节气门6上，从动杆4与传动杆3之间为活动连接，从动杆4的长度大于主动杆2。
在天然气发动机直接驱动活塞式制冷压缩机时，使用某品牌的步进电机来控制节气门的开度，其分辨率为0.9°。压缩机的最高允许转速为1450±100rpm，在此工况下，设定定位杆5的长度为略长于从动杆3的长度，且定位杆5与从动杆3的长度适配于主动杆2与从动杆4的长度，当主动杆2与从动杆4的比例分别为大约1∶3、1∶5和1∶10时，压缩机在1200～1300rpm的转速下工作，其对应的转速最大波动范围大致分别为±100rpm、±60rpm和±30rpm。在此相对稳定的转速下，制冷机可象电动机驱动时一样平稳、可靠地工作。
图1中虚线部分为主动杆2、传动杆3、从动杆4及节气门6在步进电机1转动角度变化前的位置。
权利要求
1.一种连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构，包括步进电机(1)、节气门(6)，步进电机(1)与节气门(6)的位置相对固定，其特征在于在步进电机(1)与节气门(6)之间加入一由主动杆(2)、传动杆(3)、从动杆(4)组成的传动结构，主动杆(2)的一端固定于步进电机(1)上，主动杆(2)的另一端与传动杆(3)之间为活动连接，从动杆(4)一端固定于节气门(6)上，从动杆(4)与传动杆(3)之间为活动连接。
2.根据权利要求1所述的连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构，其特征在于步进电机(1)与节气门(6)之间有一定位杆(5)。
3.根据权利要求1或2所述的连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构，其特征在于主动杆(2)、传动杆(3)、从动杆(4)和定位杆(5)长度可调节。
4.根据权利要求1或2所述的连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构，其特征在于从动杆(4)的长度大于主动杆(2)。
全文摘要
本发明涉及一种采用铰接连杆传动机构的发动机节气门电子控制用执行机构，包括步进电机、节气门，步进电机与节气门的位置相对固定，其特征在于在步进电机与节气门之间加入一由主动杆、传动杆、从动杆组成的传动结构，其中主动杆的一端固定于步进电机上，主动杆的另一端与传动杆的之间为活动连接，从动杆一端固定于节气门上，从动杆与传动杆的之间为活动连接。本发明通过设计不同的连杆机构的四根连杆——定位杆、主动杆、从动杆和传动杆的长度，可实现步进电机与节气门转动角度的不同放大比，从而不但提高了步进电机的控制精度，而且响应快，可实现与步进电机完全同步。本发明还具有调节方便，性价比高的优点。
文档编号F02D41/00GK1624302SQ20031010904
公开日2005年6月8日 申请日期2003年12月3日 优先权日2003年12月3日
发明者沈勇, 秦朝葵 申请人:同济大学