电子节气门体 【技术领域】
本发明涉及到应用于内燃机智能管理系统的电子节气门体技术领域，尤其是汽油机智能管理系统的电子节气门体技术领域。
背景技术
电控汽油机上应用电子节气门体，可以使汽车具备定速行驶、雪地防滑等功能，目前长春一汽大众公司生产的宝来轿车，使用了德国BOSCH公司的电子节气门体，其结构和原理是：电子节气门体内部是一个气道，气道中有一个节气门阀片，固定在一节气门轴上，节气门轴可以带动节气门阀片在气道内转动，从而改变节气门阀片的开度，实现控制发动机进气量的目的。节气门轴安装了一个复位弹簧，使该轴作用着一个关闭节气门方向的复位力矩，有一个直流司服电机，经齿轮给节气门轴传递控制力矩，当节气门轴所受的控制力矩与复位力矩相等时，节气门轴的位置固定不动。节气门轴的一端固定着一个接触式的旋转位置传感器，反馈节气门轴的旋转位置，实现闭环控制。美国专利US-6067961公开了另一种电子节气门体，与上述设计的不同点是：节气门轴和旋转位置执行器的转动轴是同一根轴，省略了齿轮传动。这两种设计的共性是都使用旋转位置传感器输出的模拟电信号反馈节气门轴的角度位移，节气门轴角度采用闭环控制。其缺点是：旋转位置传感器大多是接触式的，使用多次后会因电阻膜的磨损而影响输出模拟信号的精度，进而影响节气门轴旋转位置的控制精度和电子节气门体的使用寿命；由于节气门轴的角度采用闭环反馈控制，在控制过程中占用电控单元的控制时间较多；旋转位置传感器的成本较高。
本发明的目地是提出一种电子节气门体的设计新方案，它能提高节气门轴角度位置的控制精度、延长电子节气门体的使用寿命，同时本发明适合于节气门轴位置的开环控制，可以节省电控单元的控制时间，还可以节省整体成本。
【发明内容】
为了实现上述目的，本发明的电子节气门体，包括节气门阀片、节气门轴、外壳、和气道，节气门阀片固定在节气门轴上，并可以在气道内转动。有一步进电机，上有一电机轴，节气门轴受电机轴带动并做同步跟随转动。还包括一节气门轴旋转位置标定装置，该标定装置至少包括一套触发信号发生器或一套节气门轴旋转位置阻挡机构。该装置可以在节气门轴转至某固定角度时发出突变的光或电信号，或者可以在节气门轴转至某固定角度时受到刚性阻挡，或者可以在节气门轴转至某固定角度时受到刚性阻挡的同时发出突变的光或电信号。
节气门轴旋转位置标定装置有3个具体的实施方案。方案1：所述的节气门轴位置标定装置，是一套触发信号发生器，当节气门轴转到某一个或多个固定的已知角度时，该装置产生突变的光或电信号；方案2：所述的节气门轴位置标定装置是一套节气门轴旋转位置阻挡机构，当节气门轴转到节气门阀片的最小开度或最大开度时，该机构阻止节气门轴继续转动；方案3：是上述两个方案的组合，节气门轴位置标定装置同时包括了一套触发信号发生器和一套节气门轴旋转位置阻挡机构。
本发明还可以包括一个节气门阀片复位弹簧。该复位弹簧在节气门轴的所有转动范围内，提供一个促使所述节气门阀片关闭的力矩，当步进电机断电时，该力矩能使节气门阀片顺利复位到最小开度。
和旋转位置传感器相比，旋转位置标定装置只需对节气门轴的有限个角度进行标定，节气门轴的旋转位置的控制精度是通过步进电机的控制精度来保证的，避免了传感器模拟信号的失真问题，因此提高了电子节气门体的控制精度和整体寿命。和利用旋转位置传感器模拟信号的闭环控制方式相比，本发明适合采用开环控制方式，因此可以节省电控单元的控制时间。而且旋转位置标定装置的成本较低。
【附图说明】
下面根据附图对本发明做进一步详细的说明。
图1是一个具体实施例的电子节气门体横向剖视图。
图2是图1的A-A方向的局部剖视图。
图3是节气门轴旋转位置阻挡机构另一种实施方式的电子节气门体局部剖视图。
图4是触发信号发生器的第1种实施方式的电子节气门体局部剖视图。
图5是触发信号发生器的第2种实施方式的电子节气门体局部剖视图。
图6是触发信号发生器的第3种实施方式的电子节气门体局部剖视图。
【具体实施方式】
图1、图2所示的是一个电子节气门体的一个具体实施例，包括节气门阀片7、节气门轴8、外壳4、和气道6，节气门阀片7固定在节气门轴8上，并可以在气道内转动，用于改变节气门阀片的开度。15所指的是电子节气门体的进气方向。有一步进电机9，上有一电机轴10，节气门轴8和电机轴10是一体的。该实施例的节气门旋转位置标定装置是一套旋转位置阻挡机构，该机构包括固定于节气门轴8上的一摆臂14以及固定于外壳4上的一挡块12，该挡块的凸出高度是可调的，由固定在外壳4上的螺钉支架13、调整螺钉2以及锁紧螺母1组成。在摆臂14与固定在外壳4上的弹簧挂销11之间，有一阀片复位弹簧3，该弹簧通过摆臂14使节气门轴8作用着一个促使节气门阀片关闭的复位力矩，当步进电机9断电时，该弹簧使得节气门阀片7复位到最小开度位置。在外壳4上有多个安装孔5，用于将电子节气门体安装在发动机进气管上。摆臂14与挡块12接触时所对应的节气门轴旋转角度是固定的而且是已知的，因此可以给步进电机9提供了一个已知的起始角度，起到节气门旋转位置标定的作用。摆臂14也可以固定在电机轴10上。
图3所示的是节气门轴旋转位置阻挡机构的另一种实施方式，由位于气道6中的一凸起平面16和节气门阀片7组成，凸起平面16位于阻挡销钉17上，阻挡销钉17固定在外壳4上。当节气门阀片7旋转到最小开度时，节气门阀片7受到突起平面的阻挡，无法继续旋转。凸起平面16也可以设计成别的形式，比如将该平面与气道6的内壁制成一体。
挡块12或凸起平面16还可以设置在节气门阀片7旋转到最大开度时起阻挡作用的位置，也可以设置两个挡块或凸起平面，使节气门阀片7旋转到最大开度和最小开度时都受到阻挡。
图4所示的电子节气门体，其旋转位置标定装置是一套触发信号发生器。该触发信号发生器包括固定在节气门轴8上的由铁磁性材料制成的偏心突起20，和固定在外壳4上的磁感应元件19。在节气门轴8旋转过程中，偏心突起20接近或离开磁感应元件19时，该磁感应元件会发出突变的电信号，从18所指的方向输出。触发信号突变时所对应的节气门轴的旋转角度是固定的而且是已知的，因此起到节气门轴旋转位置标定的作用。偏心突起20也可以安装在电机轴10上。
图5所示的是触发信号发生器的第2种实施方式。该触发信号发生器包括固定在节气门轴8上的偏心遮光片22，和固定在外壳4上的光电传感器21。在节气门轴8旋转过程中，当偏心遮光片22遮挡或撤离光电传感器21中的光路时，该光电传感器会发出突变的电信号，该信号从18所指的方向输出。由于触发信号突变时所对应的节气门轴的旋转角度是固定的而且是已知的，因此起到节气门轴旋转位置标定的作用。偏心遮光片22也可以固定在电机轴10上。光电传感器21也可以被光纤传感器取代，此时输出的触发信号是光信号。
图6所示的是触发信号发生器的第3种实施方式。该触发信号发生器包括一个在节气门轴8上偏心安装并和外壳4电导通的动触点28，和固定在外壳4上并和外壳4电绝缘的静触点27。静触点27的凸出高度是可调的，静触点27位于电极24的下端，电极24通过电绝缘层25固定在触点调整螺钉26内，触点调整螺钉26通过螺纹固定在螺钉支架13上，螺钉支架13固定在外壳4上，锁紧螺母1用于锁紧触点调整螺钉26。动触点28通过外壳4接地，静触点27经电极24与引出电线23相通，引出电线23与电控单元中的上拉电阻相连，因此平时引出电线23输出为高电平，当节气门阀片7旋转至最小开度时，静触点27与动触点28接触而接地，引出电线23输出低电平，发出突变电信号。静触点与动触点的接触位置，还可以设置在节气门的最大开度位置，也可以采用两套静触点和动触点，在节气门旋转到最小开度和最大开度位置，都能产生突变的电信号。
在上述的实施例或实施方案中，节气门轴8的轴心线与电机轴10的轴心线在空间上是重合的，而且两者是一体的。也可以将节气门轴8与电机轴10设计成分立零件，中间通过连轴器连接。节气门轴8的轴心线与电机轴10的轴心线在空间上也可以是不重合的，两轴之间通过齿轮、齿形带或其他目前公知的传动机构连接。
在上述的实施例或实施方案中，复位弹簧3是可有可无的，复位弹簧3的安装位置可以如图1所示装在节气门轴8附近，弹簧力作用在节气门轴8上；也可以装在电机轴10附近，弹簧力作用在电机轴10上；还可以将弹簧安装在节气门轴8与电机轴10之间的传动机构上。当没有复位弹簧3时，节气门轴8的复位动作靠步进电机9带动产生。
本发明的电子节气门体，其中的节气门轴旋转位置标定装置也可以同时包括一套触发信号发生器和旋转位置阻挡机构。作为其中的一个特例，图6所示方案中的静触点27可以同时起到挡块12的功能，动触点28可以同时起到摆臂14的功能，因此兼有旋转位置阻挡机构的功能。