旋转式EGR阀

摘要

本发明涉及一种旋转式EGR阀，包括阀体，阀体上有进气口和排气口，其特征是：电机和从动齿轮之间设置有传动减速机构，阀杆安装在从动齿轮内；阀体内有阀口，阀口由阀杆转动控制；在阀杆和阀体之间设置有回位弹簧。本发明的有益效果在于：首先是颠覆性的在行业内采用了阀门轴向旋转流量控制的结构，有效的克服了以往同类产品积碳导致阀杆卡死的现象，有效地提高了产品的使用寿命，另外，本发明还具有响应迅速，控制精度高，隔热效果好，动作可靠的优点。

权利要求

1.旋转式EGR阀，包括阀体，阀体上有进气口和排气口，其特征是：电机和从动齿轮之间设置有传动减速机构，阀杆安装在从动齿轮内；阀体内有阀口，阀口由阀杆转动控制；在阀杆和阀体之间设置有回位弹簧；阀口包括阀瓣和阀座，阀座下表面和阀瓣上表面贴合，阀座和阀瓣上有开口；阀座和阀瓣上的开口呈扇形，阀座下表面或阀瓣上表面上有刮条。

2.如权利要求1所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀杆外设置有轴承，轴承外环上安装有弹簧座，在阀体和弹簧座之间设置有预紧弹簧。

3.如权利要求1所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀杆外有导向套，阀杆外套有密封环。

4.如权利要求3所述的旋转式EGR阀，其特征是：密封环数量为两个，且安装在导向套内。

5.如权利要求1所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀体上设置有非接触式位置传感器，以获得阀杆的转动角度数据。

说明书

旋转式EGR阀

技术领域

[0001] 本发明涉及一种EGR阀,尤其适合于汽、柴油发动机上使用。

[0002] 背景技术

[0003] EGR技术介绍：

[0004] EGR技术，即废气再循环技术(Exhaust Gas Recycle)是针对发动机有害气体(NOx)设置的排气净化装置。它将发动机内一部分燃烧后的废气经过二次循环进入进气管与新鲜空气混合后再次进入发动机燃烧室燃烧, 以减缓燃烧室内燃气的燃烧过程，适当地控制燃烧温度，从而达到降低NOx排放的目的。

[0005] EGR阀就是控制废气二次进气量的关键元件，因为废气二次进气量需要即时精确控制：发动机ECU根据发动机的转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度等参数并计算，输出EGR阀所需控制信号PWM(高频脉冲),进而控制阀门的开度，从而控制发动机部份流量废气并经EGR阀进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。这部分废气进入气缸参与混合气的燃烧，降低了燃烧时气缸中的温度。因NOx是在高温富氧的条件下生成的，故抑制了NOx的生成，从而降低了整机排气中的NOx的含量。但是，过度的废气参与再循环，将会影响混合气的着火、性能，从而影响发动机的动力性，特别是在发动机怠速、低速、小负荷及冷机时，再循环的废气会明显地影响发动机性能。所以，当发动机在怠速、低速、小负荷及冷机时，ECU控制废气不参与再循环，避免发动机性能受到影响；当发动机超过一定的转速、负荷及达到一定的温度时，ECU控制少部分废气参与再循环，而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度及废气温度的不同而不同，以达到废气中的NOx最低。

[0006] 在上述过程中，EGR阀作为一个关键的执行元件，发挥了巨大的作用。现阶段的EGR阀大致分为翻板式和提升式，其中提升式EGR阀，以其结构简单,成本低，易控制的优点，已经占领了绝大部分市场。

[0007] 提升式EGR阀是依靠阀杆组件的轴向运动的行程来控制着阀门的开度，由于其设计的根本原因，使用中存在着以下不足：

[0008] 1.由于发动机排气中有大量的碳，那么阀体内容易出现积碳现象，尤其是阀杆和导向套之间，积碳到一定程度，阀杆就会由于摩擦力的增大而导致无法动作，进而使整个阀报废。

[0009] 同时阀门采用提升方式，在工作过程中，在密封面容易积碳，造成泄漏，影响发动机正常工作。即产品寿命使用较短。

[0010] 2.位置传感器随阀门上下运动，其运动部份存在磨损现象，影响输出精度。

[0011] 3.阀门开启和气体流量的关系非线性，不利于流量的精确控制。

[0012] 4.阀口进气为圆周进气方式，气阻大，使阀体出口排气压力偏低，达不到发动机的进气压力。

[0013] 5.阀内的积碳，没有自清洁的部件。

[0014] 6.在整个阀的装置中，由于排气温度高且含有杂质，所以流道必须和操控系统实现隔离和隔热，现阶段的翻转式EGR阀和提升式EGR阀只用了一个导向套密封，密封效果差，泄漏的气体往往会导致操控系统失灵。同时，轴向运动方式对密封件的磨损大，影响产品寿命。

发明内容

[0015] 本发明的目的是提供一种响应迅速，控制精度高，隔热效果好的旋转式EGR阀以弥补现有技术之不足。

[0016] 本发明采用的技术方案是：旋转式EGR阀，包括阀体，阀体上有进气口和排气口，其特征是：电机和从动齿轮之间设置有传动减速机构，阀杆安装在从动齿轮内；阀体内有阀口，阀口由阀杆转动控制；在阀杆和阀体之间设置有回位弹簧。

[0017] 所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀口包括阀瓣和阀座，阀座下表面和阀瓣上表面贴合，阀座和阀瓣上有开口。

[0018] 所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀座和阀瓣上的开口呈扇形，阀座下表面或阀瓣上表面上有刮条。

[0019] 所述的旋转式EGR阀，其特征是：从动齿轮为不完全齿轮，从动齿轮上有设置有挡块；在阀体上设置有限位块。

[0020] 所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀杆外设置有轴承，轴承外环上安装有弹簧座，在阀体和弹簧座之间设置有预紧弹簧。

[0021] 所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀杆外有导向套，阀杆外套有密封环。

[0022] 所述的旋转式EGR阀，其特征是：密封环数量为两个，且安装在导向套内。

[0023] 所述的旋转式EGR阀，其特征是：阀体上设置有非接触式位置传感器，以获得阀杆的转动角度数据。

[0024] 本发明的有益效果在于：首先是颠覆性的在行业内采用了阀门轴向旋转流量控制的结构，有效的克服了以往同类产品积碳导致阀杆卡死的现象，有效地提高了产品的使用寿命，另外，本发明还具有响应迅速，控制精度高，隔热效果好，动作可靠的优点。

[0025] 附图说明

[0026] 图1 是本发明的结构示意图。

[0027] 图2 是本发明的剖面结构示意图。

[0028] 图3 是本发明的内部结构三维视图。

[0029] 图4是图3的另外一个角度的三维视图。

[0030] 图5是图3的另外一个角度的三维视图。

[0031] 图6是密封结构及预紧弹簧结构示意图。

[0032] 图7是图6的局部放大图。

[0033] 图8是密封环结构示意图。

[0034] 图9是阀瓣和阀座配合结构示意图。

具体实施方式

[0035] 实施例：

[0036] 在图中，1为下阀体，2为阀瓣，3为阀座，4为阀杆，5为隔热垫，6为下密封环，7为导向套，8为上密封环，9为轴承，10为弹簧座，11为回位弹簧，12为预紧弹簧，13为上阀体，14为传动减速机构，15为非接触式位置传感器。

[0037] 本发明的动作过程为：

[0038] 假设初始状态：阀门处于全闭状态。阀瓣2上的扇形开口21和阀座3上的扇形开口22在垂直投影面上没有丝毫重叠。

[0039] 电机16上轴的齿轮17转动，带动传动减速机构14转动，传动减速机构14上通过齿轮18、19的减速作用后将转矩传递给不完全齿轮20，由于不完全齿轮安装在阀杆4上，所以阀杆4会转动，并带动其下端安装的阀瓣2转动，而阀座3保持不动，这样，阀瓣2上的扇形开口21和阀座3上的扇形开口22在垂直投影面上会开始部分重叠，排气就会从进气口23经过这个重叠面排出至出气口24。实质上，阀瓣2和阀座3就形成了阀口。同时，将动件阀瓣2设置在下方，也是使气流流向有利于贴合紧密。

[0040] 随着阀杆4的转动角度增大，阀口也随之增大。最大的开度为阀杆4旋转90°时，为了便于流量的可控性，在不完全齿轮上20上设置有挡块24，同时在上阀体13上设置有两个限位块25与之配合；限位块25控制了阀杆4的转动角度为90度。

[0041] 在阀杆4和上阀体13之间安装有回位弹簧11，回位弹簧11为扭转弹簧，目的是为阀杆4提供复位扭转力矩：当阀杆4转动时，回位弹簧11会随之转动，并产生扭转变形，当阀杆4的扭矩和回位弹簧11的复位扭矩相同时，就会保持在这个开度，当阀杆4的力矩继续增大时，开度会随之增大，直至最大开度。如果阀杆4的力矩减小时，在回位弹簧11的复位扭矩的作用下，开度会随之减小，直至完全关闭。可以看出，上述开度的变化实质上取决于阀杆4的转矩，即受电机16的动作控制，而电机是受ECU控制的，在ECU综合处理全部数据过程中，非接触式位置传动器15始终可靠的传递着阀杆4转动角度（开度）的及时信息数据。

[0042] 阀瓣2和阀座3之间应该始终贴合紧密，才能避免泄漏，为此，我们初步设想在上阀体13和阀杆4之间设置有预紧弹簧12，预紧弹簧12对阀杆14有提升的作用，这样就会使阀瓣2收到向上的力，达到了贴合紧密的作用。另外，上阀体13静止不动，阀杆4会有转动动作，在动件和不动件之间安装预紧弹簧12，会影响预紧效果，所以，我们在阀杆4上套了轴承9，轴承9外圈上安装弹簧座10，在弹簧座10和上阀体13之间再安装预紧弹簧12，这样就完美的解决了问题：不管阀杆4如何转动，弹簧座10始终保持不动。

[0043] 阀瓣2上的扇形开口21和阀座3上的扇形开口22的设计也很科学：我们通过计算，当相互配合的开口21和开口22设计成扇形后，实现了开度和流量变化接近于线性，使阀的流量调节控制精度接近于线性。同时相对于提升式和翻板式的进气方式，降低了进气的气阻，提高了出口排气压力。

[0044] 在本发明中，阀座3下表面（贴合面）设置有刮条23，阀瓣2转动时，刮条23对阀瓣2上表面（贴合面）上淤积的积碳有刮削的作用，具有了自洁功能。

[0045] 在实际工作过程中，以往产品：一部分排气会沿着阀杆4与隔热垫5、阀杆4与导向套7之间间隙进入到操控系统，使操控系统受热变形或者积碳淤积，从而导致整个阀报废，我们在导向套7内设置有上密封环8和下密封环6，上密封环8和下密封环6的唇口紧紧贴合着阀杆，有效地减小排气泄漏量，延长了产品使用寿命。导向套7为一级密封，上密封环8和下密封环6为二级密封。当然，根据需要，密封环还可以增加数量。