CN100340754C - 电子节气门体 - Google Patents

Abstract

一种电子节气门，属汽车发动机进气系统的节气门部件。它包括节气门本体，节气门阀片，节气门轴，直流电机，齿轮减速机构，其信号输出至单片机的节气门位置传感器，还具有扭簧，其一端固定在节气门本体上，另一端固定在节气门轴的齿轮上；还具有怠速调节装置：外调节螺钉旋接在节气门本体上，内调节螺钉旋接在外调节螺钉内腔，顶杆置于外调节螺钉内腔，其上有一台肩，台肩之前的顶杆外端从外调节螺钉的开口中伸出，弹簧顶靠在顶杆台肩与内调节螺钉之间；顶杆外端抵靠在节气门轴的齿轮上，在无电机驱动时，使节气门阀片处于一个微小开度位置。本发明高低怠速位置可调，在怠速工况下精确控制发动机进气量，同时降低制造精度。

Description

电子节气门体

一、技术领域

本发明涉及汽车发动机进气系统部件，具体来说涉及用于汽车内燃发动机进气系统的节气门总成技术领域。

二、背景技术

用于汽车内燃机发动机系统的节气门体有机械节气门体和电子节气门体两种。目前的机械式节气门体，其节气门轴通过钢丝绳和扛杆与驾驶室内的油门踏板相连。驾驶员通过脚踩油门踏板，拉转节气门轴来控制节气门开度，从而改变节气门处进气通道的面积，调节发动机的进气量，达到改变发动机输出功率的目的。对于特殊工况则采用附加装置进行空气或燃油补偿，怠速系统旁通道中采用电磁阀或步进电机驱动改变进气通道面积。这种节气门的控制方式由于其动态特性限制，不能根据汽车的所有工况相应地做出精确调整，特别是在冷起动、低负荷和怠速等特殊工况下更是如此，因而会导致汽车的经济性下降，有害物质排放量增加。

从另一方面讲，传统的机械控制、液压控制技术比不上电子控制的快速与精准，因此在配合上滞后，造成反应不够迅速与直接；除此之外，钢缆式的控制机构有机械磨耗的问题，使用时间愈久，控制就会愈不精准、反应也就愈慢，因此，发动机的节气门控制系统采用电子技术。

由于ETC(即电子控制技术)在提升发动机动力/经济/排放性能和对车辆操控性能方面的优势，特别是发动机完全电控的需求，使得SIEMENS，BOSCH，DELPHI，VISTEON，DENSO，HITECH，PIERBURG等国际上主要的汽车零配件制造商都投入巨资进行ETC的研发。电子节气门的研究始于80年代初，经过几次更新换代，目前他们的产品已经成熟，并开始大量应用；中国专利文献公开了一种“电子节气门体”(申请号03130634)它包括节气门阀片，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，节气门轴直接由步进电机带动做同步跟随转动，其节气门轴旋转位置由一标定装置所控制。其缺点是不能根据汽车的所有工况，如在怠速工况下，相应做出精确调整，导致汽车的经济性下降，有害物质排放增加。中国专利文献还披露了一种“汽车电喷系统节气门及怠速步进电机控制装置”(CN2700582)，它包括节气门控制器(由单片机及节气门开度传感器等通过电机控制节气门的开度)、怠速步进电机及控制装置等组成(怠速电机根据单片机信号控制进气管开度)。由于专门用一套电机控制怠速进气，其机械结构过于庞杂，电子控制系统复杂化，并且采用电机经齿轮传动方式控制怠速工况下的进气量，对齿轮加工精度以及齿轮传动精度(安装精度)要求相当高，因此，现有机械加工、安装水平难以达到精确控制发动机进气量的应用要求。

三、发明内容

本发明的目的是提供一种电子节气门体，以在怠速工况下更精确地控制发动机进气量，同时降低制造精度。本发明的目的是这样实现的：一种电子节气门体，包括节气门本体，装在空气吸入通道上的节气门阀片，其上固定节气门阀片的节气门轴，直流电机，将转矩传递到节气门轴的齿轮减速机构，其信号输出至单片机的节气门位置传感器，齿轮减速机构为两级，节气门轴上的齿轮为扇形齿轮；还具有扭簧，扭簧一端固定在节气门本体上，另一端固定在节气门轴上的扇形齿轮上；还具有怠速调节装置：外调节螺钉旋接在节气门本体上，内调节螺钉旋接在外调节螺钉内腔，顶杆由后部、后前部、台肩、前部四个不等径圆柱体组成，其中，台肩直径大于后前部直径，后前部直径大于后部直径，顶杆的后部、后前部、台肩置于外调节螺钉内腔、顶杆前部外端从外调节螺钉的开口中伸出，顶杆台肩的直径大于该开口直径而小于外调节螺钉内腔直径，内调节螺钉的前部有一管节，管节外径小于内调节螺钉外径，顶杆后部活动地伸入内调节螺钉的前部管节之中，弹簧位于外调节螺钉内腔、圈套在内调节螺钉的前部管节和顶杆后前部上、顶靠压缩在顶杆台肩与内调节螺钉之间；顶杆前部外端抵靠在节气门轴上的扇形齿轮上，且在无电机驱动时，使节气门阀片处于一个微小开度位置。

所述齿轮减速机构为两级齿轮减速机构：电机齿轮与大齿轮啮合，与大齿轮同轴安装的小齿轮和安装在节气门轴上的扇形齿轮相互啮合。

上述技术方案中，在怠速调节装置以及扭簧配合作用下，使节气门阀片在无电机驱动时处于一个微小开度，使发动机具有“跛行回家”的功能，调节电子节气门体高低怠速位置，如调节内调节螺钉，顶杆回缩，扇形齿轮反转，节气门阀片将进气口关小，可以调节低怠速位置；反之，调节外调节螺钉，顶杆前伸，扇形齿轮正转，节气门阀片将进气口开大，可以调节高怠速位置。本节气门体总装后，通过对怠速工况下的空气流量以及全闭时的泄漏量来标定高、低怠速位置，并最终确定外调节螺钉位置，再使用螺钉封固胶将其固定在节气门本体上。这样，通过增加一个怠速调节装置，达到了在怠速工况下精确控制发动机进气量的效果，而其制造精度要求不高，一般机械加工水平即可满足。而现有电机齿轮控制进气量方式，则对齿轮的加工、安装均有相当高的要求。

由于国内加工精度较低，节气门体总成怠速流量需要调节，新构思的怠速调节机构在电子节气门体的高低怠速位置都可以调节，满足应用要求，同时降低了对加工设备和装配精度的要求；取消了旁通怠速(与CN2601307相比)，节气门直接控制怠速，结构更简单；与现有机械节气门相比，本发明直接用电机驱动，由于取消了拉索机械装置，减小了机械磨损，相应就减少了故障率和设备维护。

四、附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是图1所示本发明的结构图；

图3是图2所示怠速调节装置的结构图；

图4是图2所示齿轮传动机构的主视图。

五、具体实施方式

图1图2示出，节气门阀片3固定在节气门轴2上、并设置在节气门本体1的空气吸入通道上；节气门轴2经轴承9安装在节气门本体上，本发明的微电脑控制装置由单片机(设置在发动机控制系统中)、与单片机级联的电机驱动电路与单片机一起设置在发动机控制系统中、油门踏板位置传感器(安装在驾驶室内油门踏板附近)、节气门位置传感器10(安装在节气门本体的外壳12上)等组成。单片机接收油门开度信号、节气门开度信号以及发动机工况信号进行处理，并输出电机控制信号，最后驱动直流电机4(安装在节气门本体上)，经两级齿轮减速机构6(参见图4，电机齿轮6a与大齿轮6b啮合，大齿轮的轴14上安装有小齿轮6c，与大齿轮6b同轴安装的小齿轮6c和安装在节气门轴2上的扇形齿轮6d相互啮合)，将转矩(电机转速传动到节气门轴后，转速减小，转矩增加)传递到节气门轴2上(扇形齿轮6d安装在节气门轴上)，以控制节气门阀片开度。扭簧7一端固定在节气门本体上另一端固定在节气门轴上的扇形齿轮6d上；怠速调节装置11结构为：外调节螺钉11a旋接在节气门本体上，内调节螺钉11b旋接在外调节螺钉11a内腔，顶杆11d置于外调节螺钉内腔，顶杆上有一台肩，台肩之前(图3中右方，下同)的顶杆外端从外调节螺钉的开口中伸出，该台肩的直径大于该开口直径而小于外调节内腔直径，弹簧11c位于外调节螺钉内腔、顶靠压缩在顶杆台肩与内调节螺钉之间；顶杆外端抵靠在节气门轴2上的扇形齿轮6d上(参见图4)。在顶杆和扭簧的共同作用下，使节气门阀片在无电机驱动时处于一个微小开度位置，以使发动机具有“跛行回家”的功能。扭簧具有双向回复扭矩，可保证在无外力作用时从全开或全闭的任何位置回复到节气门处于微开状态的缺省位置，且扭簧的扭矩曲线斜率一致，怠速调节装置由顶杆调整节气门体的最高和最低怠速位置，以保证其流量要求。参见图3，较好地，内调节螺钉11b的前部有一管节，管节外径小于内调节螺钉外径，顶杆后部(图3中左方)活动地伸入该管节之中，弹簧11c圈套内调节螺钉的前部管节之上；更好地，顶杆上台肩以后部分由后部和直径大于后部而小于台肩的后前部组成，弹簧11c圈套在该后前部上。也可以说，顶杆由四个不等径圆柱体组成，从后向前依次是：后部(直径最小，伸入内调节螺钉前部管节中)、后前部(台肩之后，直径大于后部而小于台肩)、台肩(直径最大)、前部(直径小于外调节螺钉开口直径，其外端伸出外调节螺钉内腔)。

节气门位置传感器10的电路及其接口以及直流电机的电源接口电路均集成在外壳12上；外壳上有一输出接口5，节气门位置传感器可采用现有接触式或非接触式，并根据要求，确定其安装位置。外壳12设置在节气门本体上，用于将两级齿轮减速机构封装。节气门本体上固定有用作控制节气门阀片最大开度的扭簧旋转限位挡块8(通过限制扭簧终极位置，达到限制节气门阀片的最大开度)。此外，图1中有部件：压板13、定位衬套16。

油门踏板位置传感器会传送一个油门踩踏深浅与快慢的信号，这个信号会被单片机接收和解读，然后根据工况信号进行相应调整，再发出控制指令驱动电机，使电机输出的驱动扭矩，经过两极减速齿轮，驱动节气门阀片快速或缓和开启它应当张开的角度。

Claims (6)

1、一种电子节气门体，包括节气门本体，装在空气吸入通道上的节气门阀片，其上固定节气门阀片的节气门轴，直流电机，将转矩传递到节气门轴的齿轮减速机构，其信号输出至单片机的节气门位置传感器，其特征在于，所述齿轮减速机构为两级，节气门轴上的齿轮为扇形齿轮(6d)；还具有扭簧(7)，扭簧一端固定在节气门本体上，另一端固定在节气门轴上的扇形齿轮上；还具有怠速调节装置(11)：外调节螺钉(11a)旋接在节气门本体(1)上，内调节螺钉(11b)旋接在外调节螺钉(11a)内腔，顶杆(11d)由后部、后前部、台肩、前部四个不等径圆柱体组成，其中，台肩直径大于后前部直径，后前部直径大于后部直径，顶杆的后部、后前部、台肩置于外调节螺钉内腔、顶杆前部外端从外调节螺钉的开口中伸出，顶杆台肩的直径大于该开口直径而小于外调节螺钉内腔直径，内调节螺钉的前部有一管节，管节外径小于内调节螺钉外径，顶杆后部活动地伸入内调节螺钉的前部管节之中，弹簧(11c)位于外调节螺钉内腔、圈套在内调节螺钉的前部管节和顶杆后前部上、顶靠压缩在顶杆台肩与内调节螺钉之间；顶杆前部外端抵靠在节气门轴(2)上的扇形齿轮上，且在无电机驱动时，使节气门阀片处于一个微小开度位置。

2、根据权利要求1所述的节气门体，其特征在于，所述齿轮减速机构为两级齿轮减速机构：电机齿轮(6a)与大齿轮(6b)啮合，与大齿轮(6b)同轴安装的小齿轮(6c)和安装在节气门轴(2)上的扇形齿轮(6d)相互啮合。

3、根据权利要求2所述的节气门体，其特征在于，所述节气门本体(1)上还设置有用于将两级齿轮减速机构封装的外壳(12)。

4、根据权利要求3所述的节气门体，其特征在于，所述节气门位置传感器(10)安装在外壳(12)上。

5、根据权利要求4所述的节气门体，其特征在于，所述节气门位置传感器(10)的电路及其接口以直流电机的电源接口电路集成在接口盒(5)之中，接口盒固定在外壳(12)上，外壳上有一输出接口(5)。

6、根据权利要求1-5任一权利要求所述的节气门体，其特征在于，所述节气门本体(1)上还固定有用作控制节气门阀片最大开度的扭簧旋转限位挡块(8)。

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