CN101275490A - 用于调节内燃机中的空气流率的阀 - Google Patents

Abstract

一种用于调节内燃机内的空气流率的阀(1)，该阀(1)具有：阀体(2)；在阀体(2)内获得的圆柱形管状管(8)，在该管(8)中形成空气引入通道(9)；沿着管状管(8)的空气引入通道(9)获得的阀座；致动系统(7)；开闭器，其与阀座接合并且在致动系统(7)的偏压下在阀座的打开位置和关闭位置之间可移动；和连接法兰(11)，其与管状管(8)的第一端(1)形成整体，并且具有多个通孔(12)，这些通孔在使用中被对应的紧固螺丝穿过以便刚性地固定阀体(2)；连接法兰(11)具有：一个下板(14)和一个上板(15)，它们相互平行、面对面且具有有间距，并且管相对于圆柱形管状管(8)被径向地布置；和相互连接所述板(14，15)的许多肋(16)，被垂直于板(14，15)布置，并且管相对于圆柱形管状管(8)轴向地布置。

Description

用于调节内燃机中的空气流率的阀

技术领域

本发明涉及一种用于调节内燃机中的空气流率的阀。

本发明有利地应用在用于调节内燃机的进气歧管上游的空气流率的阀。

背景技术

在汽油内燃机中，设计有蝶形阀，其布置在进气歧管的上游并且调节输送到气缸的空气流率。已知的蝶形阀具有阀体，其容纳有通过蝶形阀板接合的阀座，该蝶形阀板用键连接到转动轴上，通过利用齿轮传动装置连接到转动轴本身的电机的作用效果，以在打开位置和关闭位置之间转动。

适于检测轴的(即蝶形阀板的)角度位置的位置传感器连接到轴的一端以使控制单元能够反馈控制电机。电机、齿轮传动装置和位置传感器容纳在阀体容纳室之内，这个容纳室被可拆卸的盖封闭。

在阀体中，有圆柱形的管状管，在该管之内获得空气引入通道，沿着该通道形成阀座并且因此布置蝶形阀板。具有四个孔的连接法兰布置在圆柱形管状管的第一端，在使用中相应的紧固螺丝穿过这四个孔将阀体刚性地紧固到进气歧管上；而从具有空气清洁器的气孔接收新鲜空气(即来自大气的空气)、并且用管夹固定在圆柱形管状管的第二端周围的柔性管，被安装在与其第一端相对的圆柱形管状管的第二端周围。

近来已经提出通过模压塑料材料代替金属材料形成阀体，以减少阀体本身的制造成本。当阀体由模压塑料材料形成时，圆柱形管状管的连接法兰具有四个圆柱形的加强柱，每个加强柱从连接法兰垂直地升高，并且在中心被打孔，以容纳相应的紧固螺钉。这些加强柱的功能是在紧固螺钉处局部地增加机械强度，并且由于塑料材料相对以前使用的金属材料具有较低的机械特性这样的事实使得加强柱本身的出现是必要的。

为了获得适当的机械强度，每个加强柱必需在顶部上连接于到阀体的圆柱形管状管。然而，已经观察到在与加强柱的连接点上，圆柱形管状管往往出现变形，该变形与塑料材料在模制步骤中的“收缩”现象有关。圆柱形管状管的这种变形是特别有害的，因为它们在非常靠近与蝶形阀板相关的阀座(或者甚至与阀座相重合)的区域改变空气引入通道的几何形状，并且因此决定了蝶形阀性能的改变。

为了不出现加强柱，已经有建议制造一个非常厚的连接法兰(至少15mm)；然而，这样的构造解决方案意味着使用更多的材料(因此有更高的成本和更重的重量)，和在阀体的模制步骤中更高的复杂性。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于调节在内燃机中的空气流率的阀，该阀没有上面描述的缺点，特别是，容易并且以低成本地实现。

依照本发明，提供了一种用于调节内燃机中的空气流率的阀；该阀包括：

阀体；

管在阀体内获得的圆柱形管状管并在其中形成空气引入通道；

沿着该管状管的空气引入通道获得的阀座；

致动系统；

开闭器(shutter)，其与阀座接合并且在致动系统的偏压下在阀座的打开位置和关闭位置之间可移动；和

连接法兰，其与管状管的第一端形成为整体，并且具有多个通孔，这些通孔在使用中被对应的紧固螺钉穿过以便刚性地固定阀体；

该阀的特征在于连接法兰包括：

一个下板和一个上板，它们相互平行、面对面且具有有间距，并且管相对于圆柱形管状管径向地布置；和

相互连接该板的若干肋垂直于板布置，并且管相对于圆柱形管状管轴向地布置。

附图说明

本发明将参考示出其非限制性的实施例的例子的附图进行描述，其中：

图1是依照本发明制造的蝶形阀的透视示意图；

图2是图1中的细节的放大图；

图3是图1中的蝶形阀的俯视图；

图4是图1中的蝶形阀的侧视图；

图5是图1中的蝶形阀的后视图；

图6是图5中的细节的放大图；

图7是图1中的蝶形阀的致动模块的容纳室的正视图。

具体实施方式

在图1中，附图标号1整体表示用于内燃机(未示出)的电子控制的蝶形阀。该蝶形阀1包括由模制塑料材料(例如PPS-聚亚苯基硫化物)形成的阀体2，该阀体2包括阀模块3，在该阀模块3中获得与蝶形阀板4(示于图3中)接合的阀座，该蝶形阀板4具有转动轴5(示于图3中)以在阀座本身的打开位置和关闭位置之间转动，和致动模块6，在该模块中容纳有致动系统7(示于图7中)以将蝶形阀板4从阀座的打开位置移动移到关闭位置。

阀模块3包括圆柱形管状管8，在其中形成空气引入通道9，沿着该空气引入通道9形成阀座，并且因此布置蝶形阀板。在圆柱形管状管8的第一端10，布置有连接法兰11，该连接法兰11具有四个通孔12，在使用中相应的紧固螺钉穿过该四个通孔，以便将阀体2刚性地紧固到内燃机的进气歧管上(未示出)。依照其他的实施例(未示出)，设计有仅三个相互以120°排列的通孔12代替相互以90°布置的四个通孔12。

当蝶形阀1安装在内燃机上时，在与其第一端10相对的该圆柱形管状管8的第二端13周围安装有柔性管(未示出)，该柔性管接收来自具有空气清洁器的通风孔(未示出)的新鲜空气(即来自大气的空气)，并且利用管夹(未示出)固定在圆柱形管状管8的第二端10的周围。

正如在图2更详细地示出的，连接法兰11包括下圆板14和上圆板15，它们相互平行、面对面且具有间距，并相对于该圆柱形管状管8径向地布置(即，垂直于中心对称轴)。而且，连接法兰11包括若干肋16，其相互连接板14和15，并垂直于板14和15布置，并且相对于该圆柱形管状管8轴向地布置(即平行于中心对称轴线)。根据优选实施例，每个肋16的厚度大约等于每个板14或15的0.6倍(如0.55-0.65倍)；以这种方式，获得连接法兰11的总体机械刚度和所用材料的量之间的最佳关系。

例如，连接法兰11的整体高度(即下板14的下表面和上板15的上表面之间的距离)大约是10和20mm之间，板14和15的厚度大约是2.5mm，并且肋16的厚度大约是1.5mm。

根据附图所示的实施例，肋16的形状做成沿着其高度具有可变的厚度，并且具体说在中心部分具有不变的厚度，并根据圆形轮廓朝板14和15的方向厚度增大。

根据优选实施例，在每个孔12处，连接法兰包括加强柱17，其在中心被穿孔以容纳相应的紧固螺钉。根据该所示的实施例，加强柱17从连接法兰11垂直地升高，并且外部地连接于连接法兰11本身；根据不同的实施例(未示出)，加强柱17被限制在连接法兰11之内，即仅仅从下板14延伸到上板15。应该注意到，每个加强柱17仅仅从连接法兰11开始并且不具有和圆柱形管状管8的任何连接点；换言之，每个加强柱17的外表面与圆柱形管状管8的外表面之间总是具有非零的最小间距。

如图7所示，致动系统7包括电机18，该致动系统7利用具有递减效果(即角速度减小且动力转矩增加)的齿轮传动装置19，从蝶形阀板4的轴5传递运动。阀体2的致动模块6具有室20，该室20通过可拆卸的盖封闭并且容纳电机18和齿轮传动装置19。

电机18呈圆柱形形状并且布置在管状壳体21内，该管状壳体21在室20内延伸并且布置在管状管8的侧面。

齿轮传动装置19包括齿轮22，该齿轮22与电机转子成整体并且与惰齿轮23的内齿环形齿轮(未示出)啮合；外齿环形惰齿轮24与另一个齿轮25啮合，该齿轮25与蝶形阀板4的轴5成整体。

适于检测轴5(即蝶形阀板4)的角度位置的位置传感器与布置在室20之内的轴5的一端(即在齿轮24处)连接，以使控制单元能够对电机18进行反馈控制(即允许蝶形阀板4的位置的反馈控制)。

依照优选实施例，致动模块6和阀3相对彼此独立制造并且连接一起以形成阀体2。如前面所提到的，致动模块6支撑致动系统7(即电机18，齿轮传动装置19和传感器)并且包括容纳室20和对应的盖；而阀模块3支撑阀座、蝶形阀板4和轴5，并且包括管状管8。

致动模块6可以利用各种类型的机械接口机械连接到阀模块3，例如，利用机械配合结合螺钉进行安装、利用机械配合结合粘合剂进行安装、或利用不可逆的机械配合(也称作卡扣配合)进行安装。当致动模块6机械地连接于阀模块3时，蝶形阀板4的轴5用键连接到齿轮24(即，连接到齿轮传动装置19的末端齿轮上)，以便将轴5本身连接于齿轮传动装置19；为此目的，优选齿轮24具有用于接合蝶形阀板4的轴5的底座。

重要的是强调：阀模块3具有对称的质量分布并且因此能够使阀模块3通过模压塑料材料形成，从而无需特别的装置(即，低成本地)获得高制造精度(特别是管状管8的高圆度)，因为在固化期间塑料材料的不可避免的收缩将是对称的。致动模块6也具有相当对称的质量分布并且因此能够通过模压塑料材料而形成阀模块以获得良好的制造精度而无需特别的装置(即，低成本地)。

通过与阀模块3分开制造致动模块6，显然任何同样的致动模块6可以连接于不同的阀模块3(反之亦然)，这能够有利地获得规模经济效益，通常，任何同样的致动模块6能够连接于不同尺寸的阀模块3以便获得适合安装在各种类型的内燃机种的一系列蝶形阀1。

如图5所示，蝶形阀1的致动模块6包括电连接器25，该电连接器25电连接到电机18和位置传感器，并且被用于将致动模块6连接到电子控制单元上，该电子控制单元用于以蝶形阀板4的角度位置作为反馈量，依照反馈控制逻辑驱动电机18。

上面描述的蝶形阀1制造简单并且是低成本的，同时能够获得高制造精度的管状管8并因此获得高制造精度的空气引入通道9，在该空气引入通道9中获得阀座并且容纳蝶形阀板4。获得这样的结果是由于加强柱17与管状管8不具有任何连接点并且因此在模制步骤中不导致管状管8本身的局部变形。

此外，尽管加强柱17和管状管8之间没有接触点，但是连接法兰11具有高机械强度(特别是高刚度)，当阀体2由模制塑料材料形成也是这样。获得这样的结果是由于连接法兰11的特别构造，该连接法兰具有两个相互平行的板14和15，相互间隔并通过一系列肋16连接在一起。

由于所具有的许多优点，上面描述的蝶形阀1的结构可以被重新使用来制造其它类型的用于调节内燃机内的空气流率的阀；例如，这样的结构可以被重新使用以制造废气再循环回路的拦截阀(也叫“EGR阀”)。显然，可转动的蝶形阀4可以被能旋转移动的或者平移移动的类似移动的开闭器代替。

Claims (12)

1.一种用于调节内燃机内的空气流率的阀(1)，该阀(1)包括：

阀体(2)；

在该阀体(2)内获得的圆柱形管状管(8)，在该管(8)中形成空气引入通道(9)；

沿着所述管状管(8)的所述空气引入通道(9)获得的阀座；

致动系统(7)；

开闭器，该开闭器接合所述阀座并且在所述致动系统(7)的偏压下在所述阀座的打开位置和关闭位置之间可移动；和

连接法兰(11)，该连接法兰与所述管状管(8)的第一端(10)形成为整体并且具有多个通孔(12)，这些通孔在使用中被对应的紧固螺丝穿过以便刚性地固定所述阀体(2)；

该阀(1)的特征在于所述连接法兰(11)包括：

下板(14)和上板(15)，它们相互平行、面对面且具有间距，并且相对于该柱形管状管(8)径向地布置；和

许多肋(16)，该肋相互连接所述板(14，15)，垂直于所述板(14，15)布置，并且相对该柱形管状管(8)轴向地布置。

2.依照权利要求1所述的阀(1)，其中每个肋(16)的厚度等于每个板(14，15)的厚度的大约0.6倍。

3.依照权利要求1所述的阀(1)，其中在每个孔(12)处，该连接法兰(11)包括加强柱(17)，该加强柱(17)在中心被打孔以容纳相应的紧固螺丝。

4.依照权利要求3所述的阀(1)，其中所述加强柱(17)垂直于该连接法兰(11)并且在该连接法兰(11)自身的外部抬升。

5.依照权利要求3所述的阀(1)，其中该加强柱(17)被限制在所述连接法兰(11)之内。

6.依照权利要求3所述的阀(1)，其中每个加强柱仅开始于所述连接法兰(11)并且不具有和所述管状管(8)的任何连接点。

7.依照权利要求1所述的阀(1)，其中该阀体(2)由模制塑料材料形成。

8.依照权利要求1所述的阀(1)，其中该开闭器由具有旋转轴(5)的蝶形阀板(4)形成，以在所述阀座的所述打开位置和所述关闭位置之间转动；所述致动系统(7)包括电机(18)和齿轮传动装置(19)，以将运动从所述电机(18)传递到所述蝶形阀板(4)的所述轴(5)。

9.依照权利要求8所述的阀(1)，其中该齿轮传动装置(19)包括第一齿轮(22)，该第一齿轮(22)与所述电机(18)的所述轴成整体并且与第二惰齿轮(23)的外环形惰齿轮啮合；所述第二惰齿轮(23)的外环形惰齿轮与第三齿轮(24)啮合，该第三齿轮(24)与所述蝶形阀板(5)的所述轴(5)成整体。

10.依照权利要求8所述的阀(1)，其中，在所述阀体(2)中获得容纳室(20)，该容纳室(20)容纳所述电机(18)和所述齿轮传动装置(19)并且被可拆卸的盖密封。

11.依照权利要求10所述的阀(1)，其中该阀体(2)包括：致动模块(6)和阀模块(3)，它们相对彼此独立制造并且连接一起；该致动模块(6)包括所述容纳室(20)；该阀模块(3)支撑所述阀座、所述蝶形阀板(4)和所述轴(5)，并且包括所述管状管(8)。

12.依照权利要求1所述的阀(1)，其中该致动系统(7)包括位置传感器，该位置传感器适于检测所述蝶形阀板(4)的所述轴(5)的角度位置以允许对所述蝶形阀板(4)的位置进行反馈控制。

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