用于控制可变式阀位置的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种用于控制可变式阀位置的装置，主要包括一排气装置、一感测器、一驱动阀以及一控制器；该排气装置具有导引从燃烧室所排出的排放气体的排气通路，该排气通路内设有一排气净化装置；该感测器设置排气装置且位于排气净化装置附近，用于检测排放气体的压力差以及用于产生一压力信号；该驱动阀具有改变可移动元件来增加或是减少流过该驱动阀的排放气体的流量的开口，且该可移动元件的位置用于产生一个位置信号；该控制器其系被建构成用以使用压力来直接改变驱动阀的位置，以改善对于在流动压力信号中排放气体的改变的控制反应。
【专利说明】用于控制可变式阀位置的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于控制可变式阀位置的装置，特别是指一种使用压力信号及位置信号来决定排放气体的流率的阀装置。
【背景技术】
[0002]一般汽车以汽、柴油为主燃料的引擎动力系统，其于废热排出前须经排气系统的触媒转化器将未燃烧完全的气体或有毒物强迫完全燃烧，以防排出后污染环境。但该触媒转化器燃烧后产生的高温废热与原本从引擎燃烧室一同排出的废热，无形中也成了地球温室效应来源之一。
[0003]排气系统是从连接燃烧室的排气口，经由排气歧管，排气管中段(包括触媒段)，至排气管尾段为整个废热排放流程。而汽车引擎的排气系统主要有二个作用，一是将燃烧过后的高温废热导至车体排出；二是利用消音器将在高温高压的废热排放过程中所产生的噪音降至可容许的限度。
[0004]有的排气系统在中段处会多装一个膨胀室以降低废热压力，因为引擎内部的高温和高压废热在进入排气歧管时压力仍然很高，此时因接触到排气歧管管壁而会产生冲击波，其出现的频率可发出相当高频的恼人噪音，所以需要善加处理，其后，该废热需在中段及尾段处加装膨账室及消音器以抵消其噪音，有的排气管设计只有尾段的一个消音器，有的则会在中段处多加一个膨胀室，消音器及膨胀室两者外观类似，差别在于消音器内部有多层隔板或多孔直通管道以吸收声波及降低流速，而膨胀室只是单纯地一个中空的大型容器，其目的也很单纯地使废热膨胀以降低压力，所以多一个膨胀室的设计会使噪音降低很多。
[0005]在排气管的管径大小尺寸方面，管径大则消音气阻力小就能让排气顺畅吗？事实上则不然。许多实验可以得到在更换了未经详细计算的头、中、尾整段排气管之后，反而造成加速无力的窘状，仔细观察可以发现，当排气管径过粗时，每一个排气的脉冲并无法填满整个管径，这时废热在管径内即会形成乱流，排气反而不会顺畅。
[0006]本案实用新型设计人鉴于上述惯用用于控制可变式阀位置的装置所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，终于成功研发完成本件用于控制可变式阀位置的装置。
实用新型内容
[0007]本实用新型的目的即在于提供一种用于控制可变式阀位置的装置，以提高生产效率及排气净化性能的排气装置。
[0008]本实用新型的次一目的是在于提供一种用于控制可变式阀位置的装置，其具有较佳导流效果及排气顺畅性的排气装置。
[0009]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:
[0010]一种用于控制可变式阀位置的装置，其特征在于，包括:
[0011]一排气装置，具有导引从燃烧室所排出的排放气体的排气通路，该排气通路内设有一排气净化装置；
[0012]一感测器，设置于排气装置且位于排气净化装置附近，用于检测排放气体的压力差以及用于产生一压力信号；
[0013]一驱动阀，具有被可移动元件改变来增加或是减少流过该驱动阀的排放气体的流量的开口，且该可移动元件的位置用于产生一个位置信号；
[0014]一控制器，其被建构成用以使用压力信号以及位置信号来调整驱动阀的开口，以便于维持通过驱动阀的固定流率。
[0015]其中:该感测器包括设置于该排气通路内该排气净化装置上游与下游的第一感测器及第二感测器，用以测量上游与下游二端压力的差异。
[0016]其中:该感测器包括设置于该排气通路内该控制阀上游与下游的第一感测器及第二感测器，用以测量上游与下游二端压力的差异。
[0017]其中:该驱动阀的上游或是下游的压力信号改变的话，驱动阀的开口开度则由后述的控制器来调整，以便于维持通过该驱动阀的固定流率。
[0018]与现有技术相比较，采用上述技术方案的本实用新型具有的优点在于:提高生产效率及排气净化性能，具有较佳导流效果及排气顺畅性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型用于控制可变式阀位置的装置的顶面立体示意图；
[0020]图2为该用于控制可变式阀位置的装置的第二实施示意图；
[0021]图3为该用于控制可变式阀位置的装置的第三实施示意图。
[0022]附图标记说明:11排气通路；12排气净化装置；13汽缸体；14汽缸头；21感测器；22第一感测器；23第二感测器；31驱动阀；32可移动组件；4控制器。
【具体实施方式】
[0023]请参阅图1，本实用新型所提供的用于控制可变式阀位置的装置，主要包括有:一排气装置、一感测器21、一驱动阀31以及一控制器4所构成。
[0024]该排气装置具有导引从燃烧室所排出的排放气体的排气通路11，该排气通路11内设有一排气净化装置12 ;该燃烧室是在汽缸体13及汽缸头14的内部所形成的燃烧室，该排气装置是在其内部形成有从燃烧室经由排气通路11而与外部相连的排气出口 ；而该排气净化装置12包括至少一第一触媒、或包括第一触媒及第二触媒，该第一触媒及该第二触媒设于排气通路11，该第二触媒系配置于该第一触媒的下游，在第一触媒与第二触媒之间，设有间隔。
[0025]该感测器21设置于排气装置且位于排气净化装置12附近，用于检测排放气体的压力差以及用于产生一压力信号；在本发明的实施例中，可以使用单独一个的差动压力感测器21来检测气体的压力、或如图2所示设置于该排气通路11内该排气净化装置12(或如图3所示于驱动阀31)上游与下游的第一感测器22及第二感测器23，用以测量上游与下游二端压力的差异。该第一感测器22及该第二感测器23系定位在该排气净化装置12的相对侧边处，以便于能够测量在该排气通路11的该排气净化装置12的进口侧及出口侧处的压力差异。
[0026]该驱动阀31具有被可移动元件32改变来增加或是减少流过该驱动阀31的排放气体的流量的开口，且该可移动元件32的位置用于产生一个位置信号；该排放气体流过驱动阀31的速率取决于该驱动阀31的开口的尺寸、以及驱动阀31的进口侧以及出口侧的压力信号。因此，当该驱动阀31的上游或是下游的压力信号改变的话，驱动阀31的开口开度则由后述的控制器4来调整，以便于维持通过该驱动阀31的固定流率。
[0027]该控制器4其被建构成用以使用压力信号以及位置信号来调整驱动阀31的开口，以便于维持通过驱动阀31的固定流率。本发明的控制器4会依照内建记忆体储存资料、指令、编码、与执行一运算法，该运算法为一比例-积分-微分控制运算法，用以进行驱动阀31的流动控制。正常的操作情况的下至少一感测器21保持一压力信号输出至该控制器4。然而，当压力信号改变时，或是当回路操作条件改变发生时，则控制器4的比例-积分-微分控制运算法会暂时中止。控制器4立刻驱动可移动组件32以带动驱动阀31移动到原点位置。在这个运动之后，控制器4的比例-积分-微分控制运算法接着系重设并且再次开始进行操作控制。而导致比例-积分-微分控制运算法暂时中止的压力信号或是回路操作条件的改变的大小以及驱动位置的直接改变可以由使用者设定、或是可以是在控制器4制造期间输入记忆体的系统预设值。
[0028]在本发明的该感测器21之中，可以使用单独一个的差动压力感测器21来连通排气通路11内该排气净化装置12的上游与下游，用以测量压力差以及压力信号的产生并回授至控制器4。当该感测器21设置在排气净化装置12的上游时，其一部分处于大气压力的开放空间，使其不需要测量下游的压力并且可以单独地使用来自感测器21的压力测量连同大气压力来测量压力差而产生一压力信号回授至控制器4 ；
[0029]另一实施例为该排气通路11内该排气净化装置12(或驱动阀31)的上游与下游各设置一第一感测器22及一第二感测器23，该第一感测器22与该第二感测器23分别测量相对于排气净化装置12 (或驱动阀31)的下游以及上游的压力信号，第一感测器22及第二感测器23的压力信号输出、以及位置信息系被提供到控制器4。该排放气体通过第一感测器22及第二感测器23的二压力信号也被回授输入到控制器4。该控制器4对于压力信号改变的回路反应可以被测量、或是从数学模型决定，新的压力信号数值来自于排放气体连续通过感测器21，用以优化控制回路对于新的压力信号的反应。
[0030]当压力信号经由控制器4接收后，该控制器4也同步接收可移动组件32的位置信号，使该控制器4执行一比例-积分-微分控制运算法，用以进行驱动阀31的流动控制以调整驱动阀31的开口，而该开口由一个可移动元件32所界定出来，该控制器4被构成用以根据可移动元件32的位置以及所测量到的压力来计算出排放系数及用以计算流过排气通路11的排放气体。该可移动元件32可以沿着线性主轴以可以移动的方式调整，其中该主轴系通过一个介于一个开启(缩回)位置与一个关闭(延伸)位置之间的位置范围，且该可移动元件32的运动系被限制于该线性主轴。可移动元件32在驱动阀31内的调整可以使用线性致动器、步进式马达、液压或是气动的致动器、伺服马达或是像是具有拇指转动按钮的螺纹轴杆的手动装置来进行。
[0031]本发明的控制器4提供了直接操作可移动元件32来控制调整驱动阀31的开口的大小或启闭。该控制器4为使用一比例-积分-微分控制运算法连同可变的增益项来针对驱动阀31优化性能。对于控制器4来说该可移动元件32的位置可以使用例如是霍尔效应感测器，磁致伸缩装置，线性变化差动变压器(LVDTs)，光学编码器及其他决定位置的技术来决定，可移动元件32对于驱动阀31的开口可以从一个完全开启或是完全关闭位置的参考位置处移动某一数目的步骤，可以设计程式来以控制器4用以将该数目的行进步骤转换成所形进的距离，使开口的横剖面尺寸系借着可移动组件32相对于开口的固定壁部的位置而决定，使本发明的驱动阀31能有效的对应排放气体的流量与流经压力信号中的改变的控制反应。
[0032]以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种用于控制可变式阀位置的装置，其特征在于，包括: 一排气装置，具有导引从燃烧室所排出的排放气体的排气通路，该排气通路内设有一排气净化装置； 一感测器，设置于排气装置且位于排气净化装置附近，用于检测排放气体的压力差以及用于产生一压力信号； 一驱动阀，具有被可移动元件改变来增加或是减少流过该驱动阀的排放气体的流量的开口，且该可移动元件的位置用于产生一个位置信号； 一控制器，其被建构成用以使用压力信号以及位置信号来调整驱动阀的开口，以便于维持通过驱动阀的固定流率。
2.根据权利要求1所述的用于控制可变式阀位置的装置，其特征在于:该感测器包括设置于该排气通路内该排气净化装置上游与下游的第一感测器及第二感测器，用以测量上游与下游二端压力的差异。
3.根据权利要求1所述的用于控制可变式阀位置的装置，其特征在于:该感测器包括设置于该排气通路内该控制阀上游与下游的第一感测器及第二感测器，用以测量上游与下游二端压力的差异。
4.根据权利要求1所述的用于控制可变式阀位置的装置，其特征在于:该驱动阀的上游或是下游的压力信号改变的话，驱动阀的开口开度则由后述的控制器来调整，以便于维持通过该驱动阀的固定流率。
【文档编号】F02D9/04GK204163815SQ201420534169
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】郭丽美 申请人:诚允有限公司