CN103266968B - 一种实现大egr率的调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种实现大EGR率的调节装置，其特征在于：该装置包括纺锤形壳体，所述纺锤形壳体两端分别设置有直形进出气口，进气口处设置有EGR口；所述EGR口上设置有废气截止阀；在所述纺锤形壳体内设置有可前后移动的梭形体阀芯。本发明通过将一梭形体阀芯逐步移入进气直管中进而逐步调节进气直管的流通面积，流通面积减小的同时导致流通截面处气流速度的加快以及当地压力的降低，当废气管路的压力高于流通截面处的压力时，废气引入进气管路实现废气再循环，这种方式通过进气直管内部的梭形体阀芯的主动动作实现了废气的主动引入，与现有技术相比废气的引入能力更强，对EGR的调节更为灵活，外形简单结构也更为紧凑，截止阀控制方式也更准确方便。

Description

一种实现大EGR率的调节装置
技术领域
本发明涉及发动机进、排气控制系统领域，特别是涉及一种应用于控制汽车、非道路发动机的废气再循环率的实现大EGR率的调节装置。
背景技术
随着排放法规要求的日益严格，对发动机排放物的控制要求也越来越高，通常情况下，EGR（Exhaust Gas Recirculation，废气再循环）技术主要用来降低发动机的NOx排放物，是目前将发动机燃烧产物进行缸内净化的主要手段。
现有发动机EGR装置的技术方案按照发动机进气的增压与否主要有分为以下两种：
1、自然吸气发动机，这种EGR装置引入废气主要是靠废气管与进气管的压力差来实现，由EGR阀实现废气引入管路的通断，EGR阀有以下几种： 靠弹簧回位的膜片阀、电控真空驱动的EGR系统、闭环电控EGR系统；
2、增压发动机，由于较高的进气压力需要防止进气进入废气管内，引入废气需寻求额外的EGR驱动力，目前主要采用排气脉冲阀加大EGR量的方式、采用专门的EGR泵强制进行废气再循环的方式、采用外部文丘里管方式等。
目前，实用的EGR装置多是被动的废气引入方式，是在排气管与进气管存在压力差的基础上通过管路的通断实现废气引入与否，在目前进气增压程度越来越高的要求下，这种废气引入方式已经逐渐无法满足当前EGR的要求。此外这些装置中所用的EGR阀也存在着一定的问题，例如真空控制的膜片阀结构复杂，对阀体的密封性要求较高，由于阀芯设计问题也较易形成堵塞导致返修率较高，此外由于发动机转速的波动往往不能得到满意的EGR率；较高增压时采用辅助泵来进行EGR增加了额外的设备导致成本变高并且占用了多余的空间；采用外部文丘里管的技术方式很好的借力了当下高增压进气的技术现状，借助喉管处高压进气的高速流动导致了当地压力降低，从而实现了废气的积极主动引入，在高增压发动机上废气的引入能力较强。但是这种外文丘里管采用旁通管路控制文丘里效应的设计往往导致管路复杂，空间占用较大不够紧凑的问题。
发明内容
本发明目的在于针对现有EGR装置存在的问题采用一种较为主动的废气引入方式增强废气的引入能力，同时也能实现便于清洁、结构紧凑并且易于安装的大EGR率的调节装置。
本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：
一种实现大EGR率的调节装置，其特征在于：该装置包括纺锤形壳体，所述纺锤形壳体两端分别设置有直形进出气口，进气口处设置有EGR口；所述EGR口上设置有废气截止阀；在所述纺锤形壳体内设置有可前后移动的梭形体阀芯。
其进一步特征在于：所述梭形体阀芯外形与纺锤形壳体内壁形状相匹配。
进一步的：所述调节装置轴向设置有齿杆，所述梭形体阀芯内设置有阀芯电机驱动的齿轮，用于驱动梭形体阀芯在所述齿杆上移动；所述齿杆进气口端设置有限位杆，出气口端设置有位移传感器。
一种技术方案：所述废气截止阀通过截止阀电机控制，所述截止阀电机和阀芯电机通过发动机电控单元ECU联动控制。
另一种技术方案：所述废气截止阀通过设置在滑杆上的滑套控制，所述滑杆上设有弹簧用于压紧滑套关闭废气截止阀；所述滑套与所述梭形体阀芯同步联动。
上述滑杆和滑套设置在封闭的腔体内。
本发明解决方案的基本原理是内文丘里管技术，通过将一梭形体阀芯逐步移入进气直管中进而逐步调节进气直管的流通面积，流通面积减小的同时导致流通截面处气流速度的加快以及当地压力的降低，当废气管路的压力高于流通截面处的压力时，废气引入进气管路实现废气再循环，这种方式通过进气直管内部的梭形体阀芯的主动动作实现了废气的主动引入，与前述的各种被动废气再循环方式与外文丘里管方式均不同，废气的引入能力更强，对EGR的调节更为灵活，外形简单结构也更为紧凑，较之前的截止阀控制方式也更准确方便。
附图说明
图1、2为本发明的实施方式一示意图。
图3为图1中 A处截面图。
图4为图1中 B处截面图。
图5为图2中C处截面图。
图6为梭形体阀芯正视剖面图。
图7为梭形体阀芯俯视剖面图。
图8为本发明的实施方式二示意图。
图9为本发明在发动机进排气系统中的布置示意图。
具体实施方式
下面结合附图来详细说明本发明提出的具体结构及其使用情况。
本发明分两种实施方式，图1及图5分别为两种EGR实施方式的阀体结构图。
图1、2为本发明实施方式一，装置包括：壳体1、梭形体阀芯2、齿杆3、齿轮4、布线杆5、EGR口6、位移传感器7、废气截止阀8、截止阀电机9以及限位杆10。
方式一的内文丘里EGR装置工作原理如下：壳体1为一中间鼓两侧为直管的设计，在齿杆3上梭形体阀芯2通过阀芯内电机带动的齿轮4驱动左右平行移动，齿杆3安装于布线杆5上，发动机废气从EGR口6进入阀体，阀芯的位置通过位移传感器7进行检测，位移信号发送至发动机电控单元ECU，ECU发出指令控制阀芯内电机、齿轮4的正反转从而控制阀芯的左右移动，限位杆10起固定齿杆3及限制梭形体阀芯2的最大位移的作用。图1为不进行EGR时的阀芯状况，梭形体阀芯位于球形外壳1的中部，ECU通过截止阀电机9控制废气截止阀8处于完全关闭状态，废气管路截止。新鲜进气由左侧进入阀体从阀芯外围流过，此时梭形体的存在对进气管进气流量不产生影响，并由于梭形体的设计可相应的增大进气扰动，利于缸内气体的混合。
图2所示的是当采用EGR时阀芯的状态。根据位移传感器7检测到阀芯位置信号控制梭形体阀芯2的平行移动，当ECU检测到梭形体阀芯2进入进气直管时，ECU控制废气截止阀8完全打开，梭形体阀芯2继续向左侧移动，此时由于流通截面的减小产生文丘里效应，梭形体阀芯2外的气流速度加快而当地压力降低，当废气管内压力高于流通截面处的压力时，废气被引入EGR阀进而进入进气管。
图3中，S0为管路流通截面面积，图4中S1为阀芯处于装置壳中位时阀芯与壳体之间的环形流通截面、图5中S2为采用EGR时阀芯与壳体之间的流通截面，其中S2的大小随着阀芯位置的移动可进行调节。当梭形体阀芯2位于壳体1的中间位置时不采用EGR， S0=S1此时发动机正常进气；当梭形体阀芯2向进气侧移动时，环形流通截面的面积S2<S0，此时，由于流通截面处气流速度的加快，当地压力迅速降低，当压力低于废气管路的压力时产生文丘里效应进而引入发动机废气，实现发动机废气再循环。
图6、7为梭形体阀芯正视及俯视剖面图，齿条孔11位于梭形体阀芯2的正中心线上，阀芯驱动齿轮4由安装在阀芯内部的微型驱动电机12驱动，电机12可实现正反双向驱动。
图8为本发明的实施方式二，方式二相比方式一的不同之处在于废气截止阀的控制方式，方式一采用电控方式，方式二采用机械方式，两种方式均能实现废气再循环采用与否时的开闭要求。
本发明实施方式二中，将EGR阀废气引入管路上的截止阀整合到了阀体内部。梭形体阀芯2相比第一个实施方式在进气端多引出了一段连接管用于安装废气阀门控制滑套13，在无EGR时梭形体阀芯2位于壳体1的中间初始位置，此时废气截止阀8在滑套13及弹簧16的作用下压紧在阀槽内使废气管路断开。当梭形体阀芯2向进气侧移动时，滑套13在滑杆14上同步移动，在EGR阀体内部产生文丘里效应之前的某一时刻，废气截止阀8完全打开。此时继续控制阀芯的左右移动进而控制废气的引入量可以控制EGR率的大小，废气截止阀8始终处于打开状态。当不采用EGR时，梭形体阀芯2向出气口侧移动，当梭形体阀芯2进入装置壳体后部，滑套13向右侧压紧废气截止阀8直至阀完全关闭，阀芯停止运动。滑套13及滑杆14运动腔用盖板15进行密封，限位杆10起固定齿杆3的作用。
图9为装置具体在发动机进排气系统中的布置，ECU获取发动机的转速/负荷信号及位移传感器7的位移信号，在发动机停机、起动及高负荷运转时，控制EGR管路废气截止阀8处于完全关闭状态，并调整EGR阀梭形体阀芯处2于阀体中间位置，系统不进行废气再循环的调节；发动机处于中高负荷运转时，ECU控制EGR管路截止阀8使其完全打开(方式二截止阀的开闭由阀芯的移动控制)，根据EGR脉普图及位移传感器信号控制阀芯向阀进气端移动，并调节梭形体阀芯的位移量以达到所需的EGR率；当不采用EGR时，控制阀芯向出气口侧移动，同时关闭废气截止阀，发动机不受EGR阀的影响正常进气。

Claims (5)

1.一种实现大EGR率的调节装置，其特征在于：该装置包括纺锤形壳体，所述纺锤形壳体两端分别设置有直形进出气口，进气口处设置有EGR口；所述EGR口上设置有废气截止阀；在所述纺锤形壳体内设置有可前后移动的梭形体阀芯；所述梭形体阀芯外形与纺锤形壳体内壁形状相匹配。
2.根据权利要求1所述的实现大EGR率的调节装置，其特征在于：所述调节装置轴向设置有齿杆，所述梭形体阀芯内设置有阀芯电机驱动的齿轮，用于驱动梭形体阀芯在所述齿杆上移动；所述齿杆进气口端设置有限位杆，出气口端设置有位移传感器。
3.根据权利要求2所述的实现大EGR率的调节装置，其特征在于：所述废气截止阀通过截止阀电机控制，所述截止阀电机和阀芯电机通过发动机电控单元ECU联动控制。
4.根据权利要求2所述的实现大EGR率的调节装置，其特征在于：所述废气截止阀通过设置在滑杆上的滑套控制，所述滑杆上设有弹簧用于压紧滑套关闭废气截止阀；所述滑套与所述梭形体阀芯同步联动。
5.根据权利要求4所述的实现大EGR率的调节装置，其特征在于：所述滑杆和滑套设置在封闭的腔体内。
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