CN106382169B - 控制阀及发动机egr系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制阀及发动机EGR系统，所述控制阀包括第一传动机构和第二传动机构，该第一传动机构和第二传动机构共用同一驱动机构，所述第一传动机构和第二传动机构通过各自对应的离合机构能够选择性地与所述驱动机构分离或接合，以断开或传递所述驱动机构的动力；所述控制阀还包括用于第一流道的第一阀芯和用于第二流道的第二阀芯，所述第一阀芯和第二阀芯各自对应地由所述第一传动机构和第二传动机构驱动控制，以能够控制所述控制阀内的所述第一流道和所述第二流道的通断。通过采用本发明提供的控制阀及发动机EGR系统，不仅能够节省安装空间，便于布置，而且控制简单，能够降低成本。

Description

控制阀及发动机EGR系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种控制阀及发动机EGR系统。

背景技术

随着对车辆排放要求的提高，EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)系统越来越多的应用于车辆中。EGR系统是将柴油机或汽油机产生的废气的一小部分再送回气缸，以在降低燃油消耗率的同时降低PM和NO_X的排放。

之前，发动机一般只设置有EGR高压系统或者EGR低压系统，但只设置有EGR高压系统或者EGR低压系统已经无法满足越来越高的排放要求。现在出现了包括有EGR高压系统和EGR低压系统的复合系统，目前，高低压复合系统则需要使用两个单独的EGR阀，以分别控制高压管路和低压管路。

但是，采用两个EGR阀，不可避免地要占据一定的空间，这样会在一定程度上增加EGR布置难度，同时增加了发动机整机搭载机舱的难度。另外，两个EGR阀的使用，必然导致复杂的控制单元，现有的ECU容量不能满足要求，需要开发更大的ECU。因此，采用两个EGR阀来控制EGR系统，不仅增加了开发成本，布置难度，而且控制单元更加复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种控制阀以及发动机EGR系统，其能够节省安装空间，且控制简单，降低成本。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明提供一种控制阀，所述控制阀包括第一传动机构和第二传动机构，该第一传动机构和第二传动机构共用同一驱动机构，所述第一传动机构和第二传动机构通过各自对应的离合机构能够选择性地与所述驱动机构分离或接合，以断开或传递所述驱动机构的动力；

所述控制阀还包括用于第一流道的第一阀芯和用于第二流道的第二阀芯，所述第一阀芯和第二阀芯各自对应地由所述第一传动机构和第二传动机构驱动控制，以能够控制所述控制阀内的所述第一流道和所述第二流道的通断。

进一步的，所述第一传动机构和第二传动机构中的至少一个包括由所述驱动机构驱动旋转的凸轮，以通过所述凸轮的外轮廓驱动对应的所述第一阀芯或第二阀芯移动而控制对应的所述第一流道或所述第二流道的通断。

进一步的，所述第一传动机构和第二传动机构均包括所述凸轮以及驱动所述凸轮旋转的从动锥齿轮；

所述驱动机构包括电机及所述电机驱动的主动锥齿轮，两个所述从动锥齿轮分别能够与所述主动锥齿轮啮合。

进一步的，所述从动锥齿轮能够移动地设置，所述离合机构能够通过驱动所述从动锥齿轮移动而使得所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮分离或啮合。

进一步的，各个所述凸轮中心位置设置有能够带动所述凸轮旋转的凸轮轴，所述凸轮轴能够旋转地支承在所述控制阀所设置的支承部上，对应的所述从动锥齿轮的中心位置固定有轴套，所述凸轮轴穿在所述轴套中以使得所述轴套能够在所述凸轮轴上滑动且所述轴套与所述凸轮轴之间能够传递扭矩，从而所述轴套能够带动所述凸轮轴旋转。

进一步的，所述离合机构包括具有两个电磁铁的电磁开关，两个所述电磁铁均位于两个所述从动锥齿轮之间且与两个所述从动锥齿轮一一对应，在所述电磁铁通电的情况下，与通电的所述电磁铁对应的所述从动锥齿轮能够移动并与所述主动锥齿轮啮合，所述离合机构还包括在所述电磁铁断电的情况下使得对应的所述从动锥齿轮与所述主动锥齿轮分离的第一复位弹簧。

进一步的，所述控制阀还包括有用于控制所述电机旋转角度和所述电磁铁通断电的控制单元。

进一步的，由各自对应的所述凸轮驱动的所述第一阀芯和/或第二阀芯为通过移动的方式控制流道通断的提升阀芯，所述提升阀芯包括有阀板和与所述阀板固定连接的阀杆，所述阀杆远离所述阀板的端部与所述凸轮的外轮廓接触。

进一步的，所述阀杆上套设有第二复位弹簧，所述第二复位弹簧的靠近所述凸轮的一端抵顶在固定于所述阀杆上的第一限位部件，所述第二复位弹簧的另一端抵顶在所述控制阀中所设置的第二限位部件上，第一限位部件在所述第二复位弹簧的作用下能够带动所述阀杆相对于所述第二限位部件轴向移动。

本发明提供的控制阀通过集成有分别用于控制第一流道通断的第一阀芯和用于控制第二流道通断的第二阀芯，并用一个驱动机构通过控制第一传动机构和第二传动机构来驱动控制第一阀芯和第二阀芯，即用一个驱动机构即可实现两个阀芯的控制，由此实现两个流道的通断控制，这样不仅使得控制简单，而且通过一个驱动机构控制两个阀芯的方式，相比采用两个独立的控制阀的方式，该控制阀体积小，节省空间，便于布置，而且还能够节省成本。

本发明另一方面还提供一种发动机EGR系统，包括有EGR高压管路及EGR低压管路，所述EGR系统包括有如上所述的控制阀，所述EGR高压管路及EGR低压管路分别连接于所述控制阀，以使得所述EGR高压管路经由所述第一流道实现通断控制，所述EGR低压管路经由所述第二流道实现通断控制。

所述发动机EGR系统相对于现有技术所具有的优势与上述的控制阀相同，在此不再赘述。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一个实施方式中控制阀的结构示意图；

图2为控制阀中凸轮与凸轮轴的结构示意图；

图3为连接有轴套的从动锥齿轮的结构示意图；

图4为电磁开关的结构示意图；

图5为EGR系统的示意图。

附图标记说明：

1-驱动机构； 11-电机；

12-主动锥齿轮； 2-第一传动机构；

21-凸轮； 211-键孔；

22-从动锥齿轮； 23-凸轮轴；

231-外花键； 232-键；

24-轴套； 241-内花键；

3-第二传动机构； 4-第一阀芯；

41-阀杆； 42-阀板；

5-第二阀芯； 6-电磁开关；

61-电磁铁； 62-衔铁；

63-第一复位弹簧； 7-第一限位部件；

8-第二复位弹簧； 9-第二限位部件；

101-控制阀； 102-涡轮增压器的涡轮机；

103-尾气处理装置； 104-涡轮增压器的压气机；

105-中冷器； 106-发动机的进气侧；

107-发动机的排气侧。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明提供一种控制阀，如图1所示，该控制阀包括第一传动机构2和第二传动机构3，该第一传动机构2和第二传动机构3共用同一驱动机构1，第一传动机构2和第二传动机构3通过各自对应的离合机构能够选择性地与驱动机构1分离或接合，以断开或传递驱动机构1的动力。

所述控制阀还包括用于第一流道的第一阀芯4和用于第二流道的第二阀芯5，所述第一阀芯4和第二阀芯5各自对应地由第一传动机构2和第二传动机构3驱动控制，以能够控制所述控制阀内的所述第一流道和所述第二流道的通断。

本发明提供的控制阀通过集成有两个分别用于控制第一流道通断的第一阀芯4和用于控制第二流道通断的第二阀芯5，并用一个驱动机构1通过控制第一传动机构1和第二传动机构2来驱动控制第一阀芯4和第二阀芯5，即用一个驱动机构1即可实现两个阀芯的控制，由此实现两个流道的通断控制，这样不仅使得控制简单，而且通过一个驱动机构控制两个阀芯的方式，相比采用两个独立的控制阀的方式，该控制阀体积小，节省空间，便于布置，而且还能够节省成本。

下面通过具体实施方式对本发明提供的控制阀进行说明。

如图1所示，第一传动机构2和第二传动机构3中的至少一个包括由驱动机构1驱动旋转的凸轮21，以通过凸轮21的外轮廓驱动对应的第一阀芯4或第二阀芯5移动，以通过第一阀芯4或第二阀芯5的移动控制对应的第一流道或第二流道的通断。由于第一阀芯4和第二阀芯5是通过凸轮21的轮廓来控制其移动的，因此，还可通过改变凸轮21的外轮廓来控制第一阀芯4和第二阀芯5的移动距离，从而控制流道的开启程度。

本实施方式中，第一传动机构2和第二传动机构3的结构是相同的，均包括凸轮21以及驱动凸轮21旋转的从动锥齿轮22。为使得驱动机构1能够同时驱动第一传动机构2和第二传动机构3中的从动锥齿轮22，驱动机构1包括电机11及电机11驱动的主动锥齿轮12，两个从动锥齿轮22分别能够与所述主动锥齿轮12啮合传动。

本实施方式中，两个从动锥齿轮22可移动设置，以通过从动锥齿轮22的移动而使得从动锥齿轮22与主动锥齿轮12分离或啮合。因此，本实施方式中，用于使得第一传动机构2和第二传动机构3与驱动机构1分离或接合的所述离合机构设置为能够通过驱动所述从动锥齿轮22移动，由此使得第一传动机构2和第二传动机构3与驱动机构1分离或啮合。

优选地，如图1和图4所示，所述离合机构包括具有两个电磁铁61的电磁开关6，两个电磁铁61均位于两个从动锥齿轮22之间且与两个从动锥齿轮22一一对应，在所述电磁铁61通电的情况下，与通电的所述电磁铁61对应的所述从动锥齿轮22能够移动并与主动锥齿轮12啮合，所述离合机构还包括在电磁铁61断电的情况下使得对应的从动锥齿轮22与主动锥齿轮12分离的第一复位弹簧63。由此通过电磁开关6实现从动锥齿轮22的移动，从而实现第一传动机构2和第二传动机构3与驱动机构1的分离和接合。

具体的，第一复位弹簧63套设于电磁铁61上，两端分别顶在从动锥齿轮22与电磁开关6上。从动锥齿轮22上可以固定有衔铁62，当然从动锥齿轮22也可以通过能够被磁力吸引的材料(例如钢、铁等)制成，当一侧的电磁铁61通电时，对应侧的从动锥齿轮22随衔铁62被电磁铁61吸住向主动锥齿轮12的方向移动，与主动锥齿轮12啮合，当电磁铁61断电时，与断电的电磁铁61对应的从动锥齿轮22在第一复位弹簧63的作用下回位，与主动锥齿轮12脱离啮合。

下面对凸轮21与从动锥齿轮22的连接进行描述，说明从动锥齿轮22是如何驱动凸轮21的，以及从动锥齿轮22是如何能够实现移动的。

如图2和图3所示，各个凸轮21中心位置设置有能够带动凸轮21旋转的凸轮轴23，凸轮轴23能够旋转地支承在所述控制阀所设置的支承部上，该支承部具体可为该控制阀的阀体上所设置的能够支撑凸轮轴23的部件，所对应的从动锥齿轮22的中心位置固定有轴套24，凸轮轴23穿在轴套24中以使得轴套24能够在凸轮轴23上滑动且轴套24与所述凸轮轴23之间能够传递扭矩，从而轴套24能够带动凸轮轴23旋转。

具体的，凸轮轴23上设置有键232，凸轮21的中心设置有键孔211，凸轮轴23穿在凸轮21的中心孔中时，键232位于键孔211中，使得凸轮轴23的转动能够带动凸轮21转动；凸轮轴23与轴套24连接的一端设置有外花键231，轴套24上设置有内花键241，通过外花键231与内花键241的配合使得从动锥齿轮22的旋转能够带动齿轮轴23旋转，而且轴套24能够在凸轮轴23上移动。当然凸轮轴23与轴套24的连接并不限于花键连接，如还可为平键连接等。只要使得轴套24能带动凸轮轴23旋转，且轴套24能够沿凸轮轴23移动即可。

需要说明的是，本实施方式中，第一传动机构2和第二传动机构3的结构是相同的，但本发明的技术思想并不限于此，本发明中的第一传动机构2和第二传动机构3并不限于上述所设置的结构，也不限于第一传动机构2和第二传动机构3结构相同，相应地，驱动机构1也不限于通过锥齿轮驱动的方式。只要能够对应地驱动第一阀芯4和第二阀芯5实现对流道的通断控制的第一传动机构2和第二传动机构3以及能够驱动第一传动机构2和第二传动机构3的驱动机构1均可。

例如，第一传动机构2和第二传动机构3可设置为圆形齿轮和齿条传动的方式来控制阀芯移动以此来控制流道通断，相应地，第一驱动机构1可为电机和电机驱动的圆形齿轮，以通过圆形齿轮的传动来驱动第一传动机构2和第二传动机构3。此外，如第一阀芯4和第二阀芯5设置为通过旋转的方式(如蝶阀的形式)控制流道时，第一传动机构2和第二传动机构3也可为圆形齿轮传动机构，以通过齿轮的旋转控制第一阀芯4和第二阀芯5的旋转，以此来控制流道的通断。

下面具体说明第一阀芯4和第二阀芯5，本实施方式中第一阀芯4和第二阀芯5相同，均为通过移动的方式控制流道通断的提升阀芯，如图1所示，所述提升阀芯包括有阀板42和与阀板42固定连接的阀杆41，所述阀杆41远离阀板42的端部与凸轮21的外轮廓接触。

为使得所述第一阀芯4和第二阀芯5自动复位，即如本实施方式中设置的在第一传动机构2或第二传动机构3与驱动机构1分离时，所对应的第一阀芯4或第二阀芯5自动复位，流道能够自动关闭。优选地，阀杆41上套设有第二复位弹簧8，第二复位弹簧8的靠近凸轮21的一端抵顶在固定于阀杆41上的第一限位部件7，第二复位弹簧8的另一端抵顶在所述控制阀中所设置的第二限位部件9上，第二限位部件9具体可为固定在控制阀的阀体上的固定部件，本实施方式中，为使得该第二限位部件9能够更好地止挡弹簧，第二限位部件9套设于阀杆41上。第一限位部件7在第二复位弹簧8的作用下能够带动阀杆41相对于第二限位部件9轴向移动。这样，在第一传动机构2或第二传动机构3与驱动机构1分离时，所对应的第一阀芯4或第二阀芯5能够在第二复位弹簧8的作用下移动，实现复位。

同样的，第一阀芯4和第二阀芯5也不限于采用如上所述的阀芯，如上所说的第一阀芯4和第二阀芯5可为采用通过旋转的方式控制流道通断的阀芯，第一阀芯4和第二阀芯5也不限于相同。

此外，所述控制阀还包括有用于控制电机11旋转角度和电磁铁61通断电的控制单元，通过控制单元可控制流道的通断状态。其中通过控制电机11的旋转角度，可控制凸轮21的旋转角度，由此控制第一阀芯4和第二阀芯5的移动距离，从而控制流道的通断或者流道的开启的程度。

本发明另一方面还提供一种发动机EGR系统，该发动机EGR系统包括有EGR高压管路及EGR低压管路，所述EGR系统包括有如上所述的控制阀，所述EGR高压管路及EGR低压管路分别连接于所述控制阀，以使得所述EGR高压管路经由所述第一流道实现通断控制，所述EGR低压管路经由所述第二流道实现通断控制。

具体如图5所示的EGR系统，在该系统中，从发动机排气侧107排出的废气分两路，一路经本发明提供的控制阀101直接进入到发动机进气侧106，该路管路形成为EGR系统的高压回路，该EGR高压回路经由所述第一流道实现通断控制；另一路进入到涡轮增压器的涡轮机102中，从涡轮机出来后经尾气处理装置103排出，其中的尾气处理装置103包括DOC(diesel oxidation catalyst，柴油机氧化催化剂)和DPF(Diesel Particulate Filter，颗粒过滤器)。从尾气处理装置103排出的废气中的部分尾气再经控制阀101进入到涡轮增压器的压气机104，然后经中冷器105进入到发动机的进气侧106。该路管路形成为EGR系统的EGR低压回路，该EGR低压回路经由所述控制阀的第二流道实现通断控制。

在该EGR系统中采用本发明提供的控制阀101，可通过驱动机构1控制两个阀芯，从而控制EGR低压管路和EGR高压管路的通断。相比EGR高压管路和EGR低压管路分别设置单独的控制阀的方式，不仅可节省空间，使得EGR系统便于布置，而且控制简单。

用本实施方式中的控制阀可实现EGR系统的四种状态，其中三种状态流道的开启比例可通过电机旋转角度的控制实现连续可变调节。

状态一：电磁开关6的两个电磁铁61均处于断开状态，两个从动锥齿轮22均与主动锥齿轮12脱离啮合，此时两个从动锥齿轮22处于自由状态，也就是第一传动机构2和第二传动机构3均脱离驱动机构1，那么第一阀芯4和第二阀芯5在第二复位弹簧8的作用下复位，EGR高压管路和EGR低压管路均处于断开状态，此种状态相当于没有EGR，发动机排放会比较差，只有某些特殊路况发动机才会启动此状状态。

状态二：电磁开关6的一侧的电磁铁61(如图1中左侧的电磁铁61)电源接通，对应侧的从动锥齿轮22被吸引，第一复位弹簧63被压缩，从动锥齿轮22移动与主动锥齿轮12接合。主动锥齿轮12旋转带动从动锥齿轮22及凸轮21旋转，凸轮21推动第一阀芯4开启，EGR高压回路工作。

状态三：电磁开关6的另一侧的电磁铁61(如图1中右侧的电磁铁61)电源接通，对应侧的从动锥齿轮22被吸引，该侧的第一复位弹簧63被压缩，从动锥齿轮22移动与主动锥齿轮12接合。主动锥齿轮12旋转带动从动锥齿轮22及凸轮21旋转，凸轮21推动第二阀芯5开启，EGR低压回路工作。

状态四：电磁开关6的两个电磁铁61均处于通电状态，主动锥齿轮12带动两个凸轮21旋转，EGR高压管路和EGR低压管路均开启。

在后三种状态中，通过控制凸轮21外轮廓线的设计可以改变管路的开启速度，通过控制电机的旋转角度(即主动锥齿轮22的旋转角度)可以控制管路开启的比例来控制EGR率。因此，在EGR系统中，使用本发明的控制阀，通过控制电磁开关6的两个电磁铁61电源分别接通的时刻和主动锥齿轮12的旋转角度可以分别单独调节EGR高压管路和低压管路的开启比例，这样就实现了高压EGR和低压EGR在一个控制阀的作用下可以任何比例的混合而且可以连续可变调节。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控制阀，其特征在于，所述控制阀包括第一传动机构(2)和第二传动机构(3)，该第一传动机构(2)和第二传动机构(3)共用同一驱动机构(1)，所述第一传动机构(2)和第二传动机构(3)通过各自对应的离合机构能够选择性地与所述驱动机构(1)分离或接合，以断开或传递所述驱动机构(1)的动力；

所述控制阀还包括用于第一流道的第一阀芯(4)和用于第二流道的第二阀芯(5)，所述第一阀芯(4)和第二阀芯(5)各自对应地由所述第一传动机构(2)和第二传动机构(3)驱动控制，以能够控制所述控制阀内的所述第一流道和所述第二流道的通断；

所述第一传动机构(2)和第二传动机构(3)中的至少一个包括由所述驱动机构(1)驱动旋转的凸轮(21)，以通过所述凸轮(21)的外轮廓驱动对应的所述第一阀芯(4)或第二阀芯(5)移动而控制对应的所述第一流道或所述第二流道的通断；

所述第一传动机构(2)和第二传动机构(3)均包括所述凸轮(21)以及驱动所述凸轮(21)旋转的从动锥齿轮(22)；

所述驱动机构(1)包括电机(11)及所述电机(11)驱动的主动锥齿轮(12)，两个所述从动锥齿轮(22)分别能够与所述主动锥齿轮(12)啮合；

所述从动锥齿轮(22)能够移动地设置，所述离合机构能够通过驱动所述从动锥齿轮(22)移动而使得所述从动锥齿轮(22)与所述主动锥齿轮(12)分离或啮合；

所述离合机构包括具有两个电磁铁(61)的电磁开关(6)，两个所述电磁铁(61)均位于两个所述从动锥齿轮(22)之间且与两个所述从动锥齿轮(22)一一对应，在所述电磁铁(61)通电的情况下，与通电的所述电磁铁(61)对应的所述从动锥齿轮(22)能够移动并与所述主动锥齿轮(12)啮合，所述离合机构还包括在所述电磁铁(61)断电的情况下使得对应的所述从动锥齿轮(22)与所述主动锥齿轮(12)分离的第一复位弹簧(63)。

2.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，各个所述凸轮(21)中心位置设置有能够带动所述凸轮(21)旋转的凸轮轴(23)，所述凸轮轴(23)能够旋转地支承在所述控制阀所设置的支承部上，对应的所述从动锥齿轮(22)的中心位置固定有轴套(24)，所述凸轮轴(23)穿在所述轴套(24)中以使得所述轴套(24)能够在所述凸轮轴(23)上滑动且所述轴套(24)与所述凸轮轴(23)之间能够传递扭矩，从而所述轴套(24)能够带动所述凸轮轴(23)旋转。

3.根据权利要求1所述的控制阀，其特征在于，所述控制阀还包括有用于控制所述电机(11)旋转角度和所述电磁铁(61)通断电的控制单元。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的控制阀，其特征在于，由各自对应的所述凸轮(21)驱动的所述第一阀芯(4)和/或第二阀芯(5)为通过移动的方式控制流道通断的提升阀芯，所述提升阀芯包括有阀板(42)和与所述阀板(42)固定连接的阀杆(41)，所述阀杆(41)远离所述阀板(42)的端部与所述凸轮(21)的外轮廓接触。

5.根据权利要求4所述的控制阀，其特征在于，所述阀杆(41)上套设有第二复位弹簧(8)，所述第二复位弹簧(8)的靠近所述凸轮(21)的一端抵顶在固定于所述阀杆(41)上的第一限位部件(7)，所述第二复位弹簧(8)的另一端抵顶在所述控制阀中所设置的第二限位部件(9)上，所述第一限位部件(7)在所述第二复位弹簧(8)的作用下能够带动所述阀杆(41)相对于所述第二限位部件(9)轴向移动。

6.一种发动机EGR系统，包括有EGR高压管路及EGR低压管路，其特征在于，所述EGR系统包括有权利要求1-5中任意一项所述的控制阀，所述EGR高压管路及EGR低压管路分别连接于所述控制阀，以使得所述EGR高压管路经由所述第一流道实现通断控制，所述EGR低压管路经由所述第二流道实现通断控制。