CN105351102A - 柴油发动机电子节流阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油发动机电子节流阀，包括阀体，阀体内安装有转轴，转轴位于阀体管路的部位安装有阀片，转轴通过驱动机构驱动旋转，驱动机构包括电机、过渡齿轮以及安装在转轴顶端的被动齿轮，阀体内还设置有使转轴复位的回位机构；回位机构包括扭簧保持架和扭簧，阀体上设置有用于在安装过程中定位扭簧上端和扭簧下端之间夹角的定位台以及对扭簧上端限位的上端限位块和对扭簧下端限位的下端限位块；被动齿轮上固定连接有驱动扭簧上端和扭簧下端复位的拨转块，拨转块初始安装时与定位台相对设置。本发明能够使阀片在驱动机构损坏的情况下自动恢复到最小开度状态，提高了动作的可靠性和发动机运行的安全性能。

Description

柴油发动机电子节流阀

技术领域

本发明涉及柴油发动机废气再循环系统技术领域，具体涉及一种调节发动机进气压力的执行机构——电子节流阀。

背景技术

对于增压中冷柴油机来说，在某些工况下，会存在中冷后的进气压力大于涡轮机前的排气压力，使得排气难以流入进气管的问题，从而导致废气再循环系统（EGR系统）无法作用；此时，则需要在柴油发动机的进气管路中加装电子节流阀（或者称为电子节气门）进行节流降压。

随着国家对汽车尾气排放要求越来越高，汽车行业对尾气后处理系统也越来越严格，对发动机废气再循环系统（EGR系统）要求也越来越高，传统的废气再循环系统（EGR系统）已经无法满足要求。在国五排放阶段，目前欧美国家有两种技术路线，第一种：废气再循环系统（EGR系统）+颗粒捕捉器（DPF），另一种：SCR路线：Selective（选择性）Catalytic（催化）Reduction（还原）。在EGR+DPF技术路线中，当发动机执行微粒过滤器（DPF）再生程序时，通过控制电子节流阀，来控制进气量的大小（其实质是控制空燃比）并配合额外喷射的燃油（后喷射和次后喷射）从而达到提高DPF的再生温度的目的。在SCR技术路线中，对于城市工况的SCR路线，因车辆经常处于低速、低负荷工况下，排气温度低，造成氮氧化物排放严重超标，通过调节电子节流阀来控制进气量的大小，并配合额外喷射燃油，能够有效提高排气温度，提高SCR系统工作效率；再者在熄火时完全关闭电子节流阀，有效防止喷油嘴等零部件故障而造成无法熄火的问题，也可防止熄火瞬间由于气缸吸入空气和未完全燃烧的燃油，造成发动机抖动；可见对于废气再循环系统的改进技术中离不开电子节流阀，因此一种动作灵敏度以及精度较高的电子节流阀便成为柴油发动机废气再循环系统技术领域所不可缺少的部件之一。

中国专利CN201474782U公开了一种电子节流阀结构，包括阀体，阀体内安装有转轴，转轴上安装有阀片，转轴通过驱动机构驱动，阀片在转轴带动下改变与本体管路之间的垂直夹角来改变气流流量。为防止节流阀在驱动机构损坏的情况下使阀片能够自动恢复到起始开度，避免发生危险，在阀体内设置了复位机构，复位机构包括同轴心设置的两个扭转弹簧，两个扭转弹簧的扭转方向以及作用力方向相反，因此无论阀片处于何种位置，只要驱动机构损坏，阀片便可以在其中一个扭转弹簧的作用下复位。然而由于需要同轴设置两个扭转弹簧，且两个扭转弹簧在装配过程中即要求存在一定扭转方向相反的作用力，因此在装配过程中较为费时费力，且扭转力度的不易控制，从而无法可靠保证阀片能够自动恢复到最小开度状态，仍然存在不安全隐患。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种可以提高动作可靠性、并能够使阀片在驱动机构损坏的情况下自动恢复到最小开度状态的电子节流阀，以提高安全性能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

柴油发动机电子节流阀，包括阀体，阀体内安装有转轴，转轴位于阀体管路的部位安装有阀片，转轴通过驱动机构驱动旋转，所述驱动机构包括电机、过渡齿轮以及安装在转轴顶端的被动齿轮，所述阀体内还设置有使转轴复位的回位机构；所述回位机构包括设置在阀体内、转轴上部外圆周的扭簧保持架和设置在扭簧保持架内的扭簧，所述阀体上设置有用于在安装过程中定位扭簧上端和扭簧下端之间夹角的定位台以及对扭簧上端限位的上端限位块和对扭簧下端限位的下端限位块，定位台、上端限位块和下端限位块匀布在转轴顶端的阀体圆周上；所述被动齿轮上固定连接有驱动扭簧上端和扭簧下端复位的拨转块，拨转块初始安装时与定位台相对设置。

上述柴油发动机电子节流阀，所述拨转块的两侧端面分别设置有卡装扭簧上端和扭簧下端的凹槽。

上述柴油发动机电子节流阀，所述被动齿轮为带翅边的倒U型结构，转轴的顶端通过设置在转轴上的花键配装在被动齿轮的U型帽中。

上述柴油发动机电子节流阀，所述阀体内设置有防止转轴上下窜动的维稳机构，维稳机构包括固定设置在转轴上的滚针轴承和部分嵌装在转轴上、部分嵌装在阀体内的挡圈，所述挡圈紧贴滚针轴承的底端面设置，滚针轴承的顶端面贴紧被动齿轮的翅边设置，滚针轴承与阀体过盈配合。

上述柴油发动机电子节流阀，所述电机与阀体内壁之间设置有波形弹簧。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明能够使阀片在驱动机构损坏的情况下，无论阀片处于什么状态，都可以在回位机构的作用下自动恢复到最小开度状态，提高了动作的可靠性和发动机运行的安全性能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所述传感器感应部分的结构示意图；

图3是本发明所述维稳机构的结构示意图；

图4是本发明所述回位机构的结构示意图；

图5是本发明所述拨转机构的安装示意图。

图中：1、阀体，2、波形弹簧，3、电机，4、固定螺栓，5、密封圈，6、传感器，7、电机齿轮，8、过渡齿轮，9、过渡齿轮轴，10、传感器芯片，11、被动齿轮，12、扭簧保持架，13、滚针轴承，14、扭簧，15、挡圈，16、螺钉，17、阀片，18、无油轴承，19、堵盖，20、磁钢，22、转轴，23、定位台，24、上端限位块，25、下端限位块，26、拨转块。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种柴油发动机电子节流阀，其结构如图1所示，包括阀体1，阀体1内安装有转轴22，转轴22位于阀体管路的部位安装有阀片17，阀片通过螺钉16固定设置在转轴上。转轴通过驱动机构驱动旋转，控制电子节流阀阀门的开启、关闭，驱动机构包括电机3、过渡齿轮8以及安装在转轴22顶端的被动齿轮11。本发明的阀体1内还设置有使转轴22复位的回位机构和防止转轴上下窜动的维稳机构。

回位机构的结构如图4和图5所示，包括扭簧保持架12和扭簧14，扭簧保持架12设置在转轴上部外圆周的阀体内，扭簧14设置在扭簧保持架12内。阀体1位于转轴顶端的圆周面上匀布有定位台23、上端限位块24和下端限位块25，其中定位台23用于在安装过程中定位扭簧上端和扭簧下端之间的夹角，上端限位块24用于在动作过程中对扭簧上端B端限位，下端限位块25用于在动作过程中对扭簧下端A端限位。

被动齿轮11为带翅边的倒U型结构，转轴的顶端通过设置在转轴上的花键配装在被动齿轮的U型帽中，此结构可保证被动齿轮与转轴之间不会出现打滑现象。被动齿轮11的翅边底端面上固定设置有朝下的拨转块26，拨转块26用于在驱动机构故障时复位扭簧上端和扭簧下端，拨转块初始安装时与定位台相对设置。

回位机构在安装时，首先将扭簧保持架12装入阀体中；然后将扭簧14的下端即A端与阀体1的定位台23的C端面接触，再顺势针旋转扭簧14的上端即B端，使得扭簧14的上端与定位台23的D端面接触，这样扭簧14的上端与扭簧的下端会形成一夹角，如图5所示，该夹角的大小与定位台的宽度决定；其次再将弹簧14装入弹簧保持架12；最后将被动齿轮11上的拨转块26对应定位台插入即可。这样电子节流阀在工作时，左旋可以拨转扭簧14的下端，有弹簧回复力；右旋可以拨转扭簧14的上端，也有扭簧的回复力；从而有效保证了在驱动机构故障时转轴22能够可靠复位。

本实施例中，为防止扭簧上端B端或者扭簧下端A端与拨转块26滑脱，在拨转块26的两侧端面上分别了卡装扭簧上端和扭簧下端的凹槽。

维稳机构用于防止转轴22在动作过程中在阀体内上下窜动，其结构如图3所示，包括固定滚针轴承13和挡圈15。滚针轴承13设置在转轴上，滚针轴承的顶端面贴紧被动齿轮11的翅边设置，滚针轴承13的底端面紧贴挡圈15设置，滚针轴承13与阀体1过盈配合。挡圈15部分嵌装在转轴上，另一部分嵌装在阀体内。挡圈的设置，可阻止转轴向下窜动；滚针轴承的设置，可阻止转轴向上窜动，有效防止了由于转轴窜动导致的阀片与阀体之间的磨损，保证了电子节流阀的正常工作。本实施例中，滚针轴承13带有密封结构，极好的保证了废气、水气与电子节流阀传动系统的隔绝，降低腐蚀的风险，进而保证了此款电子节流阀的运行耐久性、稳定性与可靠性。

阀体上还设置有传感器总成，与传感器芯片对应的磁钢20设置在转轴顶端与被动齿轮的U型帽之间，如图2所示，从而形成包塑结构，解决目前磁钢通过粘接方式固定存在的成本高、粘接不牢固等现象。为方便装配过程中，磁钢N/S极能够一致，还可在转轴对你高端设置扁位作为磁钢安装的基准。传感器总成应用霍尔原理，通过感应磁钢20所形成的磁场变化反映电子节流阀阀门的开度，并转化成电压信号反馈给发动机ECU，从而形成整个闭环控制。

本发明的具体装配工艺过程为：电机3通过固定螺栓4固定在阀体1内，电机3下端装有波形弹簧2，波形弹簧2具有减震的功能，可保护电机3因抖动而造成的磨损、破坏，电机齿轮7安装在电机3输出轴上，过渡齿轮轴9与阀体1过盈配合，过渡齿轮8安装到过渡齿轮轴9上，过渡齿轮8可以围绕着过渡齿轮轴9中心自由旋转，电机齿轮7和过渡齿轮8相互啮合；扭簧保持架12装在阀体1中，扭簧14穿过扭簧保持架12，然后一端固定，一端旋转一定角度后固定在阀体上，使得扭簧14具有弹簧力；无油轴承18过盈配合压配到阀体1，滚针轴承13装配在转轴上，装上挡圈15，防止滚针轴承13脱落，然后将装有滚针轴承13、挡圈15的转轴装入阀体1中，转轴可围绕滚针轴承13、无油轴承18自由转动，同时被动齿轮11会与过渡齿轮8互相啮合，接着阀片17穿入转轴的槽中，并通过螺钉16锁死，再将堵盖19压配到阀体1中，传感器芯片10装入传感器6中，并将密封圈5装入传感器6点凹槽中，然后将装有传感器芯片10、密封圈5的传感器通过螺钉与阀体1连接，即装配完成。

Claims (5)

1.柴油发动机电子节流阀，包括阀体（1），阀体（1）内安装有转轴（22），转轴（22）位于阀体管路的部位安装有阀片（17），转轴通过驱动机构驱动旋转，所述驱动机构包括电机（3）、过渡齿轮（8）以及安装在转轴（22）顶端的被动齿轮（11），所述阀体（1）内还设置有使转轴（22）复位的回位机构；其特征在于：所述回位机构包括设置在阀体内、转轴上部外圆周的扭簧保持架（12）和设置在扭簧保持架（12）内的扭簧（14），所述阀体（1）上设置有用于在安装过程中定位扭簧上端和扭簧下端之间夹角的定位台（23）以及对扭簧上端限位的上端限位块（24）和对扭簧下端限位的下端限位块（25），定位台（23）、上端限位块（24）和下端限位块（25）匀布在转轴顶端的阀体圆周上；所述被动齿轮（11）上固定连接有驱动扭簧上端和扭簧下端复位的拨转块（26），拨转块初始安装时与定位台相对设置。

2.根据权利要求1所述的柴油发动机电子节流阀，其特征在于：所述拨转块（26）的两侧端面分别设置有卡装扭簧上端和扭簧下端的凹槽。

3.根据权利要求1所述的柴油发动机电子节流阀，其特征在于：所述被动齿轮（11）为带翅边的倒U型结构，转轴的顶端通过设置在转轴上的花键配装在被动齿轮的U型帽中。

4.根据权利要求3所述的柴油发动机电子节流阀，其特征在于：所述阀体（1）内设置有防止转轴（22）上下窜动的维稳机构，维稳机构包括固定设置在转轴上的滚针轴承（13）和部分嵌装在转轴上、部分嵌装在阀体内的挡圈（15），所述挡圈（15）紧贴滚针轴承（13）的底端面设置，滚针轴承的顶端面贴紧被动齿轮（11）的翅边设置，滚针轴承（13）与阀体（1）过盈配合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的柴油发动机电子节流阀，其特征在于：所述电机与阀体内壁之间设置有波形弹簧（2）。