专利名称：电气动调节装置的制作方法
电气动调节装置
背景技术：
EP 0976910A2涉及一种增压装置，其设计为废气涡轮增压器并且包括废气门。为了在废气涡轮增压器上调节增压压力，使用了调节杆，该调节杆具有第一杆部段和第二杆 部段。调节杆的两个杆部段可扭曲地彼此耦合并且可以彼此扭转。借助于调节杆来操纵杠 杆臂，该杠杆臂在其那方面与废气涡轮增压器的废气门耦合。DE 102006028015. 6涉及一种气动的调节驱动装置，该装置具有集成的电气动调 节装置。在那里所公开的电气动调节装置用于操纵内燃机的成套设备并且包括壳体。在该 壳体中可活动地容纳有调节元件。为该调节元件分配有控制滑阀，该控制滑阀根据调节元 件的相对位置对壳体的压力腔进行充气，进行排气，或者封闭该压力腔。迄今为止所使用的气动调节装置例如使用了铁磁性的滑阀，其处于通过磁线圈所 产生的磁力与弹簧力之间的力平衡中。对此，调节了滑阀的与气动调节装置的规定位置相 对应一致的位置。如果在铁磁性的滑阀与膜片杆之间出现相对移动，那么就如此长时间地 一直在电气动调节装置的工作腔之内实现压力平衡，直至达到规定位置为止。这种在电气 动调节装置的工作腔中的压力平衡由此实现，即在额定值变化的情况下通过作用于电气动 调节装置的PWM信号实现，以及也在由于从外部作用在电气动调节装置上的干扰力而产生 的实际值变化的情况下。迄今为止所使用的电气动调节装置用于机动车中的不同的应用领域，并且实现了 各种不同大小的调节力。因此可以通过电气动调节装置例如在内燃机的排气歧管中来控制 设计为废气涡轮增压器的增压装置的废气门。废气门在设计为废气涡轮增压器的增压装置 的运行中经受到非常大的力，因此例如是在密封表面上的很大的表面压力，以及对应于内 燃机的运行点的波动。迄今为止为了调节废气门而所使用的电气动调节装置纯粹基于负压 地运转。这表明，即电气动调节装置的供给压力为0.3bar大小并涉及到已经为了制动力 增强器的运行而使用的真空泵。因此可以获得调节力，该调节力在第一个近似值里，与电 气动调节装置的膜片表面成正比，并且与可使用的压力差成正比，该压力差在通常为Iba r 的大气压力与当前的、用作为供给压力的、通常为大约0.3bar的负压之间。因此得出了为 0. 7bar的压力差Δρ，该压力差作用于电气动调节装置的膜片表面。
发明内容
根据本发明提出了，在电气动调节装置中，在调节元件封闭的情况下由此来增大 调节力，即替代了通常处于为Ibar的数量级中的大气压力，使增压装置的增压压力替代了 大气压力。在迄今为止所使用的电气动调节装置中所产生的调节力基本上与电气动调节装 置的膜片表面成正比，并且与在通常为0. 3bar的供给负压与处于为Ibar至0. 7bar的数量 级中的大气压力之间的压力差成正比，而此时，内燃机利用其来在输出侧对设计为废气涡 轮增压器的增压装置进行加载的那个增压压力则处于大约为2bar的数量级中。因此得出 了增大的压力差，该压力差在那个处于为0. 3bar的数量级中的、可实现的供给负压与所提 及的增压压力水平之间的Δρ为1.7bar。通过根据本发明所提出的、利用增压压力实现电气动调节装置的加载，而该增压压力在输入侧处于内燃机的燃烧室处以用于改进气缸充气度，由此可以在电气动调节装置的膜片表面保持不变的情况下实现显著提高的调节力。如果根据本发明所提出的电气动调节装置现在在内燃机处特别用作为用于操纵 调节元件、即在内燃机上的排气歧管中的“废气门”的调节装置，因此可以在调节元件封闭 的情况下、也就是说在废气门作用在止挡上的情况下增大其调节力。膜片弹簧在其静止位 置上、也就是说在止挡封闭的情况下，提供了仅仅相对较小的、由于纯粹的弹簧预应力而产 生的力，在该膜片弹簧的作用方向上，电气动调节装置通过加载了调节元件的更高的压力 差而持久地被支撑。由此，作用于贴靠在止挡上的废气门的密封力可以显著提高。为了实现根据本发明所提出的解决方案，这样来改变电气动调节装置，即替代了 迄今为止所使用的空气过滤器，提供了连接管，增压压力水平作用于该连接管。在电气动调 节装置的膜片上可以通过在膜片式活塞的周边上的密封件来实现在工作腔之内的超压的 情况下膜片的机械的卸载。当调节构件从其静止位置移动到止挡上时，电气动调节装置的工作腔充入增压压 力，替代了如迄今为止充入大气压力的那种情况。在静止位置上，为了提供最大的调节力 (也就是说例如密封力)，预定了在机械的可达到的调节行程之外的额定值。这引起了电气 动调节装置的工作腔持续地加载上处于大气压力水平之上的增压压力水平，也就是说进行 充气，并在那里产生最大的压力差Δ ρ。根据基于本发明的思想，可以作为对加载膜片表面的螺旋弹簧的替换来使用空气 弹簧，该空气弹簧同样也通过电气动调节装置持续地加载。在这个可替换的实施方式中，在位于对面的膜片侧面(大气压力侧)同样也加载 上增压压力水平。此外，另一个密封件或者说另一个膜片或者说膜片表面用作大气压力侧， 从而交换了作用方向。
下面参照附图详细说明本发明。图中示出图1示出了内燃机的进气歧管和排气歧管，具有集成在内燃机的排气歧管中的增 压装置以及废气门，图2示出了穿过根据本发明所提出的具有调节力产生装置的电气动调节装置的 截面图，图3示出了迄今电气动调节装置中的调节力产生装置，图4相对于具有增压压力支持的根据本发明所提出的电气动调节装置的膜片杆 的位置示出了调节力的曲线图。
具体实施例方式由图1可看到内燃机的进气歧管和排气歧管，具有集成在内燃机的排气歧管中的 增压装置。如图1所示，在内燃机10的排气歧管中布置的增压装置12设计为废气涡轮增压 器。增压装置12包括压缩机部分16和涡轮机部分18。增压装置12的压缩机部分16通过 进气管从外界中吸入新鲜空气并将其压缩到增压压力Ρ2。增压压力P2处于大约为2bar的数量级中。压缩到增压压力P2的新鲜空气通过增压空气冷却器28被输送给节流装置30，该节流装置在输入侧连接在内燃机10之前。在增压装置12的压缩机部分16前方存在外 界压力Pu。压缩到增压压力水平、也就是说压缩到增压压力P2的新鲜空气在进气阀32打开 的情况下在内燃机的燃烧室36中引导，并且在内燃机10的排气冲程中，在排气阀34打开 的情况下被导入排气歧管中。内燃机的废气流入增压装置12的涡轮机部分18中并且驱动了涡轮机部分18，该 涡轮机部分又驱动了压缩机部分16。为了调节增压装置12，为其分配有废气门20。废气门 调节装置22用于操纵该废气门20，该废气门调节装置又由调节装置24来操纵。借助于废 气门20可以将废气的一部分气流绕过设计为废气涡轮增压器的增压装置12的涡轮机部分 18。在废气门20上，在其封闭的状态下要争取达到尽可能小的泄漏值。例如设计为盘阀的 废气门20在封闭的状态下、也就是说在排气歧管中调节到止挡的位置上，经受到非常大的 力，该力源于在密封区域中的表面压力以及在废气波动。为了使废气门20在封闭的状态下 保持密封而需要的力至少与增压压力P2成正比地增加。废气门20通过废气门调节装置22 来操纵，该废气门调节装置又由调节装置24来操纵。在调节装置24上连接有负压源26，例 如设计在内燃机上的真空泵，通过其例如给制动力增强器加载。图2示出了废气门调节装置的调节力曲线图，不仅有在压力方向上的调节力，而 且也有在拉力方向上的调节力，其中出现的调节力相对废气门调节装置的膜片杆的位置来 示出。由图2可看到，即废气门调节装置22的膜片杆76 (与图3相比)的调节行程通过 标号50标出，而废气门调节装置22的调节力曲线图通过标号52标出。在运行区域54之
内出现的、膜片杆76 (与图3相比)的位置通过标号54. 1、54. 2、54. 3.....直至54. 9标出。
标号56表示了在压力方向上的调节力，由废气门调节装置22在压力方向上施加，该调节力 随着相应增大的调节行程，与位置54. 1直至54. 9相比较连续地增加。在拉力方向上的调 节力由废气门调节装置22来施加并且相应地打开了废气门20，该调节力通过标号58标明。 从第一位置54. 1出发，在拉力方向上的、必须由废气门调节装置22来施加的调节力58直 至最大位置54. 9为止连续地减少。调节力曲线56、58适用于这种情况，即废气门调节装置 22加载上大气压力Pu。由根据图3的视图可看到穿过根据本发明所提出的废气门调节装置22的截面图， 其替代了以外界压力和大约为0. 3bar的供给负压，而是以增压压力P2和处于为0. 3bar的 数量级中的负压来加载，并且因此允许更高的调节力产生。图3示出了，即废气门调节装置22包括壳体60。在壳体60上，在铰链64中可活 动地支承有调节杆62，通过该调节杆来操纵废气门20(与根据图1的视图相比较)。废气 门20的操纵在下面可理解为废气门调节装置22的打开行程或关闭行程。在图3中以截面图示出的废气门调节装置22，除了壳体60、调节杆62和其在位置 64上的铰链连接结构之外，还包括盖65。盖65与膜片66相连，该膜片在膜片固定机构68 上与废气门调节装置22的壳体60相连。膜片固定机构68例如可以以在膜片66与盖65 之间的螺栓连接的形式来实现，或者通过铆钉或粘贴或类似方式来实现。正如由根据图3的视图所表明地，废气门调节装置22的盖65通过设计为螺旋弹簧的膜片弹簧70加载。膜片弹簧70包围了膜片杆76，并且一方面支撑在盖65上和另一方 面支撑在废气门调节装置22的壳体60中的壳体部件上。膜片杆76 (如在图3中所示出地)通过增压压力P2加载。相应地，增压压力P2处 于膜片杆76的在图3中示出的右端部上，该增压压力加载了膜片杆76的第一通道82。膜 片杆76基本上在水平的方向上延伸并且包括第一横孔78。第一横孔78在环形空隙下方 通入，该环形空隙在铁磁性的滑阀88下方形成。设计成套筒形的铁磁性的滑阀88通过调 节弹簧86加载。调节弹簧86支撑在废气门调节装置22的壳体60的壳体部分上。当为第 一通道82加载上增压压力p2时，该增压压力P2通过第一横孔78作用于铁磁性的滑阀88。 通过调节弹簧86加载的铁磁性的滑阀88遮盖了膜片杆76的第二横孔84。对应于铁磁性 的滑阀的位置，通过其为膜片杆76的另一个通道83加载上增压压力p2。通过处于设在膜 片杆76中的另外的第二通道83，增压压力p2也作用于膜片杆76的第三横孔92上，其通入 废气门调节装置22的工作腔72中。铁磁性的滑阀88基本上设计成套筒形并且包括止挡 盘90。此外由根据图3的视图还可看到，即膜片杆76在由铁磁性的滑阀88所包围的区域 中具有线圈96，该线圈容纳在嵌入部98中。通过负压接管94来实现对工作腔72的加载， 如在根据图3的视图中所表明地那样。由于这种情况，即在根据本发明所提出的废气门调节装置22中，其工作腔72替代 了外界压力水平Pu而以增压压力水平P2来加载，因此在通常处于大约0. 3bar数量级中的 供给负压与大约为1.7bar的增压压力水平？2之间出现了压力差。该压力差Δρ允许了产 生明显更高的、在膜片杆76的压力方向上起作用的密封力。利用该更高的压力，与图4相 比，在内燃机10的排气歧管中加载了废气门20的调节杆62可以在关闭方向上被加载，从 而废气门20特别是在其关闭位置上施加了所需要的表面压力以用于产生密封力，而且可 能存在于内燃机的废气流中的压力波动也这样来经受住，即废气门20通过废气门调节装 置22，由于提高的、在压力方向上起作用的调节力而可以保持关闭。如由根据图3的视图可看到的，废气门调节装置22的膜片杆76通过增压压力水 平P2来加载。增压压力水平P2通过第一通道82在铁磁性的滑阀88下方作用于第一横孔 78上。对应于膜片杆76的第二横孔84的开口度，根据铁磁性的滑阀88的位置，所述另外的 在膜片杆76中的第二通道被加载上增压压力水平P2，其中所述第二通道通入第三横孔92 中并且进而通入工作腔72中。存在于工作腔72中的压力作为额定/实际值偏差的函数进 行调节；这种调节利用集成的控制器来实现，该控制器调节了在工作腔72中的、在界限内、 也就是说大约为0. 3bar的负压与处于2bar的数量级中的增压压力水平P2之间的压力。由根据图3的视图还可看到，即在那里示出的废气门调节装置22的膜片杆76直 接地通过增压压力水平P2来加载。相应地，在废气门调节装置22的这一侧上可以完全取 消空气过滤器以及由空气过滤器所遮盖的物体，例如空气过滤器保持架，这对根据本发明 所提出的废气门调节装置22的安装尺寸产生了有利的影响。由根据图3的视图还可看到，即废气门调节装置22的工作腔72由膜片弹簧70穿 过。膜片弹簧70—方面包围膜片杆76，并且另一方面支撑在膜片66的内侧面上(相对于 工作腔72)。废气门调节装置22的工作原理根据图3显示如下。膜片杆76的第一通道82通过由增压装置12产生的增压压力水平P2来加载。膜片杆76的第一通道82通入第一横孔78中，该第一横孔由可活动地支承在膜片杆76的周边上的铁磁性的滑阀88所封闭。由铁磁性的材料制成的滑阀88由调节弹簧86加载。此 夕卜，该相对于膜片杆76的周边可移动的、设计成套筒形的铁磁性的滑阀88也包围膜片杆76 的第二横孔84。对应于第二横孔84被铁磁性的滑阀88的遮盖度，增压压力水平P2经过另 一个第二通道83 (该通道同轴于膜片杆76并穿过它)到达第三横孔92，该第三横孔在它那 一侧加载了废气门调节装置22的工作腔72。对应于力平衡，该力平衡在铁磁性的滑阀88 上(该铁磁性的滑阀是调节元件且可活动地遮盖了设在膜片杆76中的第一通道82和第二 通道83)由于磁线圈56的馈电根据其PWM信号和调节弹簧86来调节，于是增压压力水平 P2或者是被中止，或者是经过第三横孔92到达工作腔72中。基于这种情况，可以在工作腔 72中产生明显更高的压力差八？，该压力差来自于在大约为0.31^ r水平的负压水平与增 压压力水平P2(例如是大约2bar之间)的差。由此可以将明显更大的力施加到调节杆72 上，而该调节杆借助于铰链64铰接在盖65上。因此例如可以使得经受了在内燃机的废气 中的压力波动的废气门20保持关闭，并且也可以可靠地且以简单的手段来产生并维持住 在废气门20上的对于密封住废气门_旁路来说是必需的密封力。尽管电气动调节装置22 被突出地与增压装置12的废气门20相联系地来描述，然而当然因此也可以利用根据本发 明所提出的电气动调节装置22来操纵在内燃机10上的另外的构件，该内燃机具有用于产 生增压压力水平P2的增压装置12。根据图4的视图可看到在电气动调节装置上的调节力曲线图，该调节装置的工作 腔替代了以大气压力加载，而是以增压压力水平P2来加载。如由图4所能看到的，与在图2中所示出的调节力曲线56相比在压力方向上存在 明显更大的调节力，类似标号为112，在膜片杆76的或者设计成杆状的调节元件62的单个 的调节位置54. 1至54. 9之间。根据图4的视图还可看到，即以标号110标出的调节力的 曲线以明显更低的水平在例如对应于为2mm的调节行程的第一位置54. 1以及直至最大的 调节位置54. 9 (例如为18mm的调节行程)之间延伸。在压力方向上起作用的、通过根据本发明所提出的电气动调节装置22所产生的 增大的调节力共同地由这种压力组成由膜片弹簧70所产生的压力，该膜片弹簧从内侧面 加载电气动调节装置22的盖65;以及由压力差Δρ，该压力差存在于工作腔72之内。压力 差Δ ρ由在加载了工作腔72的、在输出侧处于增压装置12的压缩机部分上的增压压力水 平口2与处于为大约0. 3bar的数量级中的负压之间的压力差来得出。通过这种压力差Δρ， 特别可以根据图4中的视图在压力方向上实现调节力曲线112。
权利要求
一种电气动调节装置(22)，用于操纵在具有增压装置(12)的内燃机(10)上的成套设备(20)，其中所述电气动调节装置(22)具有壳体(60)，在所述壳体中在膜片杆(76)上可活动地导引有调节元件(88)，其特征在于，根据所述调节元件(88)的相对位置，对所述壳体(60)中的工作腔(72)或者以增压压力水平p2进行充气，或者进行排气，或者封闭所述工作腔(72)。
2.根据权利要求1所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，所述工作腔(72)由膜片 (66)限定，所述膜片由膜片弹簧(70)加载。
3.根据权利要求1所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，所述增压压力水平p2作 用于膜片杆(76)，所述膜片杆具有第一通道(82)和横孔(78，84，92)，所述横孔由所述调节 元件(88)包围，所述调节元件设计成套筒形的和铁磁性的。
4.根据权利要求3所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，所述调节元件(88)由调 节弹簧(86)加载。
5.根据权利要求3所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，所述铁磁性的调节元件 (88)根据由磁线圈(96)所产生的磁力来打开或封闭第二横孔(84)的横截面。
6.根据权利要求3所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，对应于所述铁磁性的调 节元件(88)相对于所述第二横孔(84)的位置，增压压力水平P2通过所述膜片杆(76)的 第三横孔(92)而存在于所述工作腔(72)中，并且在所述膜片(66)的内侧面上加载所述膜 片(66)。
7.根据权利要求1所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，所述膜片(66)由密封件 在周向方向上包围。
8.根据权利要求1所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，用于操纵所述增压装置 (12)的废气门(20)的调节杆(62)在所述电气动调节装置(22)的盖(65)上容纳在铰链 (64)中。
9.根据权利要求3所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，所述膜片杆(76)延伸穿 过所述工作腔(72)。
10.根据权利要求3所述的电气动调节装置(22)，其特征在于，所述膜片杆(76)具有 第一通道(82)和与所述第一通道分开的第二通道(83)，它们的横孔(78，84)由所述铁磁性 的调节元件(88)遮盖，并且根据所述铁磁性的滑阀(88)相对于所述第二横孔(84)的遮盖 度，以增压压力水平p2加载所述第二通道(83)。
全文摘要
本发明涉及一种电气动调节装置(22)，用于操纵在具有增压装置(12)的内燃机(10)上的成套设备(20)。电气动调节装置(22)具有壳体(60)，在该壳体中在膜片杆(76)上可活动地容纳有调节元件(88)。根据调节元件(88)的相对位置，对工作腔(72)以增压压力水平p2进行充气，进行排气，或者封闭工作腔(72)。
文档编号F15B15/10GK101821515SQ200880110759
公开日2010年9月1日 申请日期2008年9月3日 优先权日2007年10月9日
发明者M·鲍尔勒, V·里肯 申请人:罗伯特.博世有限公司