專利名稱：帶回復(fù)彈簧的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控egr閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)裝置，采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制汽油機(jī)或柴油機(jī)廢氣再循環(huán)量。
背景技術(shù)：
將部分發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣引入進(jìn)氣，改善燃燒性能，減少廢氣中NOx的形成，被稱為廢氣再循環(huán)(英文EGR，Exhaust Gas Recirculation的縮寫)技術(shù)。
美國、日本、西歐等工業(yè)化國家，從六十年代開始，對(duì)汽車排氣CO、HC和NOx等有害排放物，用法令規(guī)定排放標(biāo)準(zhǔn)。EGR技術(shù)在國外首先應(yīng)用于汽油機(jī)，最初只是采用純機(jī)械氣動(dòng)式，且不帶冷卻循環(huán)。后來發(fā)展了帶冷卻循環(huán)的EGR，再后來與電控技術(shù)相結(jié)合，轉(zhuǎn)而開發(fā)出氣電式或電磁式EGR系統(tǒng)。在國內(nèi)，也有一些高校和科研單位對(duì)EGR技術(shù)作了一些初步研究，但還沒有取得重大的進(jìn)展。
圖1為專利文獻(xiàn)CN 1490513A(名稱柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng))線性電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖。在這種EGR閥中，循環(huán)廢氣進(jìn)氣口6-2-7與出氣口6-2-8同側(cè)。對(duì)于大排量發(fā)動(dòng)機(jī)而言，尤其是重型柴油機(jī)，EGR閥進(jìn)、出氣口同側(cè)會(huì)大大增加閥的外形尺寸，不符合輕量化設(shè)計(jì)原則。且在該專利文獻(xiàn)中，閥體6-1與閥座6-2由定位套6-5-1和螺釘6-5-2組成的聯(lián)結(jié)裝置6-5聯(lián)結(jié)成一體后，閥門6-4在該聯(lián)結(jié)體處暴露于外界，在該EGR閥工作時(shí)，容易引起外界塵埃等異物進(jìn)入，而且這樣的裝置在工作條件惡劣的環(huán)境下，導(dǎo)致聯(lián)結(jié)部分強(qiáng)度不夠，從而容易導(dǎo)致閥桿移動(dòng)阻力增加和卡死。
在該專利文獻(xiàn)中，線圈6-1-1失電時(shí)，由于彈簧6-3-2的作用，壓緊裝置6-3使閥門6-4下降并關(guān)閉，這種結(jié)構(gòu)只設(shè)有回位裝置而無位置反饋。若由于電磁鐵電壓波動(dòng)，閥內(nèi)摩擦力增加、電磁鐵溫升等，閥門的位置很難得到較為準(zhǔn)確的控制。
而且該EGR閥采用比例電磁驅(qū)動(dòng)方式，質(zhì)量重、體積大。
專利文獻(xiàn)CN 1076438C(名稱轉(zhuǎn)動(dòng)式柴油機(jī)電動(dòng)EGR閥)通過轉(zhuǎn)矩電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)蝶形閥片旋轉(zhuǎn)，與安裝在閥體間的密封圈達(dá)到閉合和密封的效果。而閥體采用分開的兩閥體塊對(duì)接，由于制造或安裝的誤差，容易出現(xiàn)閥的進(jìn)出氣口通道不同軸，造成兩閥體間安裝的密封圈徑向定位偏差，導(dǎo)致密封不嚴(yán)，另外也會(huì)產(chǎn)生從兩閥體對(duì)接處漏氣的現(xiàn)象。
專利文獻(xiàn)CN 1333942A(名稱廢氣再循環(huán)閥裝置)主要涉及EGR閥的驅(qū)動(dòng)裝置，采用一般的直流電機(jī)加位置傳感器進(jìn)行控制，明顯會(huì)造成成本的提高。
專利文獻(xiàn)CN 1335919A(名稱廢氣再循環(huán)閥裝置)采用步進(jìn)電機(jī)控制，但閥體具有對(duì)閥體及電機(jī)進(jìn)行冷卻的冷卻水通道，必須提供外部的水源，因此會(huì)導(dǎo)致對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行較大的改動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型采用直線移動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，尤其是根據(jù)傳熱學(xué)的原理，從結(jié)構(gòu)和聯(lián)結(jié)方式上進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。
本實(shí)用新型是一種帶回復(fù)彈簧的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控EGR閥，包括閥體、閥座、閥桿、驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置為直線步進(jìn)電機(jī)，閥桿插入閥體，閥桿通過軸端的翻邊固定彈簧支撐，彈簧支撐外邊套有壓縮彈簧，閥桿與步進(jìn)電機(jī)的軸端的3個(gè)小凸臺(tái)構(gòu)型相接觸；外支撐固定在閥體上，阻流板置于外支撐上，蓋板置于阻流板上，步進(jìn)電機(jī)固定在蓋板上，導(dǎo)向密封體安置于閥體上端的三個(gè)槽內(nèi)。
本實(shí)用新型在電機(jī)和閥桿間采用柔性聯(lián)結(jié)方式。利用彈簧的回復(fù)彈力使閥桿頂緊步進(jìn)電機(jī)軸，同時(shí)壓縮彈簧的彈力也為開啟EGR閥閥門提供部分動(dòng)力。
傳熱有三種形式傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射。本實(shí)用新型在這三個(gè)方面都有所考慮并進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型采用的外支撐為帶有網(wǎng)格的薄壁筒，電機(jī)軸端采用了凸臺(tái)，直接減少了閥體到電機(jī)，閥桿再到電機(jī)的熱傳導(dǎo)面積，使通過熱傳導(dǎo)到達(dá)電機(jī)的熱量得到了有效控制。在對(duì)流換熱方面，存在閥體內(nèi)部的管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱，還有閥體外表面的混合對(duì)流換熱(自然對(duì)流換熱和強(qiáng)制對(duì)流換熱)。對(duì)此，本實(shí)用新型在閥體上端面開槽，在密封導(dǎo)向體水平開孔，使閥內(nèi)熱量與外界環(huán)境直接進(jìn)行熱交換。輻射也是傳熱的一部分，電機(jī)的輻射受熱主要來自于閥體的上表面。因此，本實(shí)用新型在閥體上表面和電機(jī)下表面之間添加了阻流板，以阻礙對(duì)流、輻射直接向電機(jī)下表面熱量的傳遞。


圖1為專利文獻(xiàn)CN 1490513A(名稱柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng))線性電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型EGR閥結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型EGR閥閥體主視圖；圖4是本實(shí)用新型EGR閥閥體俯視圖；圖5是本實(shí)用新型EGR閥閥體旋轉(zhuǎn)剖左視圖；圖6是本實(shí)用新型EGR閥閥桿主視圖；圖7是本實(shí)用新型EGR閥閥桿俯視圖；圖8是本實(shí)用新型EGR閥導(dǎo)向密封體結(jié)構(gòu)圖；
圖9是本實(shí)用新型EGR閥外支撐全剖主視圖；圖10是本實(shí)用新型EGR閥外支撐左視圖；圖11是本實(shí)用新型EGR閥外支撐A-A剖視圖；圖12是本實(shí)用新型EGR閥外支撐B-B剖視圖；圖13是本實(shí)用新型EGR閥彈簧支撐結(jié)構(gòu)圖；圖14是本實(shí)用新型EGR閥阻流板全剖主視圖；圖15是本實(shí)用新型EGR閥阻流板俯視圖；圖16是本實(shí)用新型EGR閥蓋板結(jié)構(gòu)圖；圖17是本實(shí)用新型EGR閥步進(jìn)電機(jī)仰視圖；圖18是本實(shí)用新型EGR閥步進(jìn)電機(jī)局部剖主視圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型采用直線步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置。通過試驗(yàn)得到EGR流量脈譜圖，獲取之后將它換算成對(duì)應(yīng)于步進(jìn)電機(jī)的控制脈沖個(gè)數(shù)，存入ECU(電控單元)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，傳感器所測(cè)得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等基本信號(hào)以及溫度等修正信號(hào)等傳給ECU，由ECU計(jì)算出符合當(dāng)時(shí)工況所對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)控制脈沖值，以精確控制步進(jìn)電機(jī)的位移，從而達(dá)到精確控制各工況下EGR流量的目的。脈沖值經(jīng)功率放大后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行。
在圖2所示中，EGR閥由閥體1，閥座2，閥桿3，導(dǎo)向密封體4，螺釘5，彈簧6，外支撐7，彈簧支撐8，阻流板9，蓋板10，螺栓、墊片及螺帽11，以及步進(jìn)電機(jī)12組成。
閥桿3插入閥體1后，把閥座2壓入閥體1。裝進(jìn)導(dǎo)向密封體4，用螺釘5把外支撐7固定在閥體1上。
套上彈簧6，以及彈簧支撐8，把閥桿3頂端進(jìn)行翻邊，使其鉚接在彈簧支撐8上。
通過螺栓、墊片及螺帽11固定步進(jìn)電機(jī)12于蓋板10上。
阻流板9放置于外支撐7上。把帶有步進(jìn)電機(jī)12的蓋板10置于阻流板9上。翻邊外支撐7，進(jìn)行封裝蓋板10。
圖3、圖4、圖5所示是閥體1，其上端面開有三個(gè)槽，其內(nèi)增設(shè)了導(dǎo)向密封體4的安裝孔。
圖6、圖7為閥桿3，其軸端打有錐形孔，其外形設(shè)計(jì)兼顧導(dǎo)熱和裝配需要。
圖8體為導(dǎo)向密封4，采用銅材，設(shè)有水平方向孔，用于閥桿3與外界在該處的熱交換。豎直方向孔起閥桿3的導(dǎo)向密封作用。
圖9、圖10、圖11、圖12為外支撐7，其側(cè)面環(huán)形薄壁上開有兩排網(wǎng)格，用來增加外支撐內(nèi)外熱量傳遞的面積。其下端面開有孔，用來減少與閥體1的接觸導(dǎo)熱面積，其外形設(shè)計(jì)兼顧導(dǎo)熱和裝配需要。
圖13為彈簧支撐8，對(duì)彈簧6進(jìn)行導(dǎo)向和定位，還能防止外界異物進(jìn)入電機(jī)12內(nèi)。閥桿3通過軸端的翻邊與彈簧支撐8固定。彈簧支撐8外邊套有壓縮彈簧6，利用彈簧的彈力保證閥桿3與步進(jìn)電機(jī)12的接觸，同時(shí)提供EGR閥閥門開啟時(shí)的動(dòng)力。
圖14、圖15為阻流板9，阻止由閥體1內(nèi)經(jīng)過外支撐7的散發(fā)熱量對(duì)步進(jìn)電機(jī)12的輻射和對(duì)流。
圖16為蓋板，做為固定電機(jī)12的支座，同時(shí)對(duì)閥體1內(nèi)傳來的熱量進(jìn)行進(jìn)一步的阻隔。它通過外支撐7上端的翻邊與其固定聯(lián)結(jié)。
圖17、圖18為步進(jìn)電機(jī)12，其軸端設(shè)計(jì)成三個(gè)凸臺(tái)，主要是減少其與閥桿3端部的接觸面積，盡量減少閥桿3對(duì)步進(jìn)電機(jī)熱量的直接傳導(dǎo)。
權(quán)利要求1.一種帶回復(fù)彈簧的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控EGR閥，包括閥體、閥座、閥桿、驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置為直線步進(jìn)電機(jī)(12)，閥桿(3)插入閥體(1)，閥桿(3)通過軸端的翻邊固定彈簧支撐(8)，彈簧支撐(8)外邊套有壓縮彈簧(6)，閥桿(3)與步進(jìn)電機(jī)(12)的軸端的3個(gè)小凸臺(tái)構(gòu)型相接觸；外支撐(7)固定在閥體(1)上，阻流板(9)置于外支撐(7)上，蓋板(10)置于阻流板(9)上，步進(jìn)電機(jī)(12)固定在蓋板(10)上，導(dǎo)向密封體(4)安置于閥體(1)上端的三個(gè)槽內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的帶回復(fù)彈簧的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控EGR閥，其特征在于導(dǎo)向密封體(4)設(shè)有豎直方向孔及水平方向孔，閥桿(3)插入豎直方向孔中，水平方向孔與外界相通。
3.如權(quán)利要求1所述的帶回復(fù)彈簧的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控EGR閥，其特征在于EGR閥采用外支撐(7)聯(lián)結(jié)步進(jìn)電機(jī)(12)和閥體(1)，外支撐(7)側(cè)面環(huán)形薄壁上開有兩排網(wǎng)格，其下端面開有孔。
專利摘要本實(shí)用新型專利涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)裝置，是一種帶回復(fù)彈簧的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控EGR閥，包括閥體、閥座、閥桿、驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)裝置為直線步進(jìn)電機(jī)，閥桿插入閥體，閥桿通過軸端的翻邊固定彈簧支撐，彈簧支撐外邊套有壓縮彈簧，閥桿與步進(jìn)電機(jī)的軸端的3個(gè)小凸臺(tái)構(gòu)型相接觸；外支撐固定在閥體上，阻流板置于外支撐上，蓋板置于阻流板上，步進(jìn)電機(jī)固定在蓋板上，導(dǎo)向密封體安置于閥體上端的三個(gè)槽內(nèi)。傳感器測(cè)得的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等基本信號(hào)以及溫度等修正信號(hào)等傳給電控單元，電控單元根據(jù)預(yù)存的脈譜圖，精確控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行，從而精確控制EGR流量。
文檔編號(hào)F16K31/04GK2756846SQ20042008246
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
發(fā)明者倪計(jì)民, 劉杰, 黃劍恒, 黃愛武, 蔣順象 申請(qǐng)人:上海紹博車輛動(dòng)力裝置科技有限公司