CN107642419B - 双椭圆阀体调节式电子节气门 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种双椭圆阀体调节式电子节气门，旨在克服现有技术存在节流损失大、流动阻力大、阀片及其驱动轴振动、节气门响应慢的问题。双椭圆阀体调节式电子节气门主要包括节气门体、椭圆阀体、蜗轮、蜗杆、阀体控制杆、直流电机、电机齿轮、中间齿轮、蜗杆驱动齿轮、节气门体端盖、气道挡块；气道挡块置于节气门体和节气门体端盖中间，通过螺栓与节气门体连接，椭圆阀体安装在节气门体内，阀体控制杆穿过气道挡块上的圆孔与阀体连接；蜗轮安装在阀体控制杆上，蜗杆置于两个涡轮中间与两个蜗轮啮合；直流电机固定连接到节气门体端盖上，输出轴上装有电机输出轴齿轮，与中间齿轮啮合，中间齿轮与蜗杆驱动齿轮啮合，从而驱动蜗杆。

Description

双椭圆阀体调节式电子节气门

技术领域

本专利涉及一种汽车发动机节气门，更确切地说，本专利涉及一种双椭圆阀体调节式电子节气门。

背景技术

节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门，气体进入进气管后会和汽油混合变成可燃混合气，从而燃烧做功。它上接空气滤清器，下接发动机缸体，被称为汽车发动机的咽喉。

但是传统的单阀片式节气门由于自身结构的原因，存在以下不足：

(1)、气道中间有控制阀片的转动轴，影响进气效果，节流损失大，且进气阻力大；

(2)、单个阀片受气流冲击时受力不平衡，导致阀片振动，节气门工作不稳定、响应慢。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的装配复杂、进气存在节流损失、节气门阀片及连接轴受力不均并振动而使节气门响应迟滞、效率较低的问题，提供了一种双椭圆阀体调节式电子节气门。

为解决上述问题，本专利是采用如下方法实现的：

双椭圆阀体调节式电子节气门包括节气门体1、椭圆阀体I2，气道挡块固定螺钉3，气道挡块4，阀体控制杆I5，蜗轮I6，蜗轮限位片I7，直流电机8，节气门体端盖连接螺栓9，节气门体端盖10，电机输出轴齿轮11，中间齿轮12，蜗杆支座上部I13，蜗杆支座安装螺栓14，蜗杆15，蜗杆支座上部II16，蜗杆驱动齿轮17，蜗轮限位片II18，限位片固定螺钉19，蜗轮II20，阀体控制杆II21，椭圆阀体II22。

气道挡块4置于节气门体1和节气门体端盖10之间，并通过气道挡块固定螺钉3固接在节气门体1上；椭圆阀体I2及椭圆阀体II22均置于在节气门体1内，阀体控制杆I5及阀体控制杆II21穿过气道挡块4上的控制杆安装孔I401及控制杆安装孔II402分别与椭圆阀体I2及椭圆阀体II22固接；蜗轮I6及蜗轮II20分别置于阀体控制杆I5和阀体控制杆II21上部，蜗轮限位片I7及蜗轮限位片II18分别通过限位片固定螺钉19固定在阀体控制杆I5和阀体控制杆II21的顶面；蜗杆15置于蜗轮I6及蜗轮II20之间，并与蜗轮I6及蜗轮II20同时啮合；直流电机8固接在节气门体端盖10上，并与电机输出轴齿轮11连接，电机输出轴齿轮11同时还与中间齿轮12啮合。

节气门体1至少包括前端进气口101、阀体工作腔体I102、后端出气口103、阀体工作腔体II104、蜗杆支座下部I105、蜗杆支座下部II106；其中前端进气口101、阀体工作腔体I102、后端出气口103、阀体工作腔体II104四者相通；前端进气口101和后端出气口103对称布置于节气门体的前后两侧；阀体工作腔体I102和阀体工作腔体II104对称布置于节气门体的左右两侧，为半圆柱形，且其直径与椭圆阀体I2及椭圆阀体II22截面椭圆的长轴长度相同、深度与椭圆阀体I2及椭圆阀体II22的高度相同；蜗杆支座下部I105及蜗杆支座下部II106分别置于节气门体上表面前后两侧，并通过蜗杆支座安装螺栓14与蜗杆支座上部I13和蜗杆支座上部II16相连。

双椭圆阀体调节式电子节气门，含有结构、功能相同的阀体控制杆I5及阀体控制杆II21，以阀体控制杆I5为例说明；阀体控制杆I5至少包括下部方杆501、中部阶梯圆台502、上部键形凸台503三部分；下部方杆501与椭圆阀体I2固接；中部阶梯圆台502由两个相连的圆形凸台构成，下部小圆形凸台置于气道挡块4的圆孔I401内，二者为间隙配合，上部大圆形凸台下表面与气道挡块4上表面贴合；上部键形凸台503与蜗轮I6相连。

蜗杆15至少包括齿轮安装段1501、左侧固定段1502、中部工作段1503、右侧固定段1504。左侧固定段1502置于节气门体1蜗杆支座下部I105与蜗杆支座上部I13之间；右侧固定段1504安装在节气门体1处的蜗杆支座下部II106及蜗杆支座上部II16之间；齿轮安装段1501与蜗杆驱动齿轮17固接；中部工作段1503表面布置有螺旋齿，并与蜗轮I6及蜗轮II16同时啮合。

安装后椭圆阀体I2、阀体控制杆I5、气道挡块4上的控制杆安装孔I401、蜗轮I6及蜗轮限位片I7的轴线重合；椭圆阀体II22、阀体控制杆II21、气道挡块4上的控制杆安装孔II402、蜗轮II20及蜗轮限位片II18的轴线重合。

与现有技术相比，本专利的有益效果是：

1、本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门，采用了双椭圆阀体调节节气门的开闭，在发动机处于中高负荷，节气门近于全开的情况下，气道内没有阻碍，减小了节流损失，提高进气效率。

2、本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门，采用了蜗轮蜗杆传动，平衡了气流冲击椭圆阀体时产生的力，减小了椭圆阀体转动时的振动，使节气门工作更平顺、响应更迅速。

3、本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门，安装时从节气门体开口侧直接安装，之后通过气道挡块将气道密封，进而在气道挡块上安装传动装置，最后再安装节气门体端盖，这样使节气门的组装更加方便，节省了时间。

附图说明：

图1是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门的爆炸视图；

图2是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门整体结构组成的正视图；

图3是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门所采用的节气门体在A-A面的剖视图；

图4是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门所采用的节气门体在B-B面的剖视图；

图5是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门空气流通通道闭合时的剖视图；

图6是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门空气流通通道全开时的剖视图；

图7是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门所采用的的阀体控制杆的轴测图；

图8是专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门内部气道挡块的俯视图；

图9是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门所采用的节气门体及传动结构组成的轴测图；

图10是本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门所采用的蜗杆的轴测图；

图中：

节气门体1、椭圆阀体I2，气道挡块固定螺钉3，气道挡块4，阀体控制杆I5，蜗轮I6，蜗轮限位片I7，直流电机8，节气门体端盖连接螺栓9，节气门体端盖10，电机输出轴齿轮11，中间齿轮12，蜗杆支座上部I13，蜗杆支座安装螺栓14，蜗杆15，蜗杆支座上部II16，蜗杆驱动齿轮17，蜗轮限位片II18，限位片固定螺钉19，蜗轮II20，阀体控制杆II21，椭圆阀体II22。

下面通过附图对本专利进行进一步说明。

具体实施方式：

下面结合附图对本专利进行详细描述：

参阅图1，本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门包括以下结构：节气门体1、椭圆阀体I2，气道挡块固定螺钉3，气道挡块4，阀体控制杆I5，蜗轮I6，蜗轮限位片I7，直流电机8，节气门体端盖连接螺栓9，节气门体端盖10，电机输出轴齿轮11，中间齿轮12，蜗杆支座上部I13，蜗杆支座安装螺栓14，蜗杆15，蜗杆支座上部II16，蜗杆驱动齿轮17，蜗轮限位片II18，限位片固定螺钉19，蜗轮II20，阀体控制杆II21，椭圆阀体II22。

参阅图1及图2，本专利所述的双椭圆阀体调节式电子节气门的外壳包括节气门体端盖10和节气门体1两部分，在节气门体1开口截面处，沿外圈分布着六个螺纹孔，用来固定节气门体端盖10，内侧分布着四个小螺纹孔，用来固定气道挡块4,其余部件全部安装在节气门体1及节气门体端盖10中。

参阅图1，椭圆阀体I2及椭圆阀体II22安装在节气门体1内部，气道挡块4通过气道挡块固定螺钉3与节气门体1固接，且中间涂有密封胶；阀体控制杆I5及阀体控制杆II21穿过气道挡块4上的控制杆安装孔I401和控制杆安装孔II402，分别与椭圆阀体I2及椭圆阀体II22固接；蜗轮I6及蜗轮II20分别安装在阀体控制杆I5和阀体控制杆II21上，蜗轮限位片I7及蜗轮限位片II18分别置于在蜗轮I6及蜗轮II20外表面，通过限位片固定螺钉19分别与阀体控制杆I5及阀体控制杆II21的顶面固接；蜗杆15置于蜗轮I6及蜗轮II20之间，与蜗轮I6及蜗轮II20啮合，蜗杆驱动齿轮17与蜗杆15固接；直流电机8通过螺栓固接在节气门体端盖10中，电机输出轴齿轮11与直流电机8输出轴固接，中间齿轮12与节气门体端盖10内部的销轴固接，中间齿轮12与电机输出轴齿轮11及蜗杆驱动齿轮17啮合；最后，节气门体1及节气门体端盖10通过节气门体端盖连接螺栓9固接。

参阅图3及图4，节气门体1至少包括前端进气口101、阀体工作腔体I102、后端出气口103、阀体工作腔体II104、蜗杆支座下部I105、蜗杆支座下部II106六部分。其中前端进气口101及后端出气口103为圆柱形腔体，布置于节气门体前后两侧，中间连通构成空气流通通道；阀体工作腔体I102及阀体工作腔体II104对称布置于节气门体左右两侧，是半圆柱腔体，深度与椭圆阀片的高度相同，直径与椭圆阀体I2及椭圆阀体II22截面椭圆形的长轴长度相同。

参阅图4，节气门体上表面还对称布置有蜗杆支座下部I105、蜗杆支座下部II106，其中间均开有半圆柱形凹槽，用来安装蜗杆15，每个支座上都开有螺纹孔。

参阅图5，椭圆阀体I2及椭圆阀体II22安装在节气门体1内部。当两个阀片旋转到图中所示的水平位置时，空气流通通道被密封住，此时节气门开度为0％，当两个阀片旋转至图6所示的竖直位置时，空气流通通道全部开放并且中间没有任何障碍，此时节气门开度为100％。

双椭圆阀体调节式电子节气门与传统节气门相比，气道中间没有转动轴，使节流损失减小，并且椭圆阀体具有良好的流线型，使气体流动阻力减小，流动更通畅；除此之外，两个阀体同时转动来控制节气门的开度，可以使节气门达到目标开度的时间缩短，节气门响应更快。

参阅图5，椭圆阀体I2及椭圆阀体II22中间开有直到底面的矩形孔，与阀体控制杆I5及阀体控制杆II21固接，椭圆阀体I2及椭圆阀体II22分别在阀体控制杆I5及阀体控制杆II21的带动下实现相反方向的转动，从而控制节气门的开度。

参阅图1，阀体控制杆I5及阀体控制杆II21结构与功能相同的，下面以阀体控制杆I5为例说明。

参阅图7，阀体控制杆I5至少包括下部方杆501、中部阶梯圆台502、上部键形凸台503三部分。下部方杆501与椭圆阀体I2固接，下部方杆501带动椭圆阀体I2转动；中部阶梯圆台502由相连的两个圆形凸台构成，下部小圆形凸台安装在气道挡块4的控制杆安装孔I401内，二者为间隙配合，小圆形凸台可以在气道挡块4的控制杆安装孔I401中转动，上部大圆形凸台下表面恰好贴合在气道挡块4的上表面，不但可以密封小圆形凸台与气道挡块4之间的间隙，也限制了蜗轮I6相对于阀体控制杆I5的轴向窜动；上部键形凸台503的形状与蜗轮I6的键槽形状相同，顶面开设有螺纹孔，通过限位片固定螺钉19与蜗轮限位片I7固接。

参阅图8，气道挡块4上开设有有控制杆安装孔I401、控制杆安装孔II402、螺钉安装孔403。控制杆安装孔I401、控制杆安装孔II402的直径与阀体控制杆I5中部阶梯圆台502的小圆形凸台的直径相同；螺钉安装孔403与节气门体1上靠近气道处的内螺纹孔相对应，通过气道挡块固定螺钉3使气道挡块4与节气门体1固接。

参阅图9，蜗轮I6及蜗轮II20分别安装在阀体控制杆I5及阀体控制杆II21上，安装到位后蜗轮I6及蜗轮II20的顶面与阀体控制杆I5及阀体控制杆II21的顶面齐平，蜗轮限位片I7及蜗轮限位片II18通过限位片固定螺钉19固定在阀体控制杆I5及阀体控制杆II21上，限制了蜗轮I6及蜗轮II20相对于阀体控制杆I5及阀体控制杆II21的轴向窜动。

参阅图10，蜗杆15至少包括齿轮安装段1501、左侧固定段1502、中部工作段1503、右侧固定段1504四部分。蜗杆驱动齿轮17与齿轮安装段1501固接，过盈配合；中部工作段1503开设有螺旋齿，与蜗轮I6及蜗轮II20同时啮合；参阅图9，左侧固定段1502安装在蜗杆支座下部I105与蜗杆支座上部I13中间，右侧固定段1504安装在蜗杆支座下部II106与蜗杆支座上部II16中间。

参阅图9，蜗杆15布置在蜗轮I6及蜗轮II20之间，从而蜗杆15也处于椭圆阀体I2和椭圆阀体II22之间，当节气门没有处于全开状态时，气流从节气门体1的前端进气口101进入，气流产生的力作用在椭圆阀体I2和椭圆阀体II22上，作用力通过阀体控制杆传递到蜗轮I6及蜗轮II20上，由于气流力的作用，使涡轮从两侧向中间挤压蜗杆15，这不但使蜗杆15更稳定，同时蜗杆15的反作用力也抵消了气流对椭圆阀体I2和椭圆阀体II22的作用力，使阀体振动减小，从而节气门工作更稳定，响应更快。

参阅图1，直流电机8固定在节气门体端盖10上，电机输出轴齿轮11与直流电机8的输出轴固接，电机输出轴齿轮11与中间齿轮12啮合；中间齿轮12安装在节气门体端盖10开设的销轴上，在电机输出轴的带动下中间齿轮12可绕销轴自由转动；中间齿轮12还与蜗杆驱动齿轮17啮合。从而直流电机8通过电机输出轴齿轮11、中间齿轮12、蜗杆驱动齿轮17驱动蜗杆15转动，蜗杆15再驱动蜗轮I6及蜗轮II2带动椭圆阀体I2及椭圆阀体II22转动。

参阅图1，直流电机8内有自带控制机构可以实现正反转控制，并且采用脉冲宽度调制技术，通过调节脉宽来控制直流电机转角的大小，这种调节方式效率高，可靠性高。直流电机8带有外部控制电路，整个控制系统包括转速传感器、节气门开度传感器、加速踏板位置传感器、节气门电子控制单元。

双阀片式电子节气门的工作原理：

参阅图1，驾驶员操控加速踏板，加速踏板位置传感器检测出踏板的位置变化并将电压信号反馈给电子节气门控制单元，电子节气门再通过其他传感器采集的信息来计算出汽车行驶所需要的扭矩，之后通过控制直流电机8来将节气门开度调节到目标值。当直流电机8接受到控制信号开始转动时，电机输出轴带动电机输出轴齿轮11、中间齿轮12、蜗杆驱动齿轮17驱动蜗杆15转动，蜗杆带动蜗轮I6及蜗轮II20转动，并且转动方向相反，参阅图5，气流从下侧进入，此时椭圆阀体I2及椭圆阀体II22处于水平位置节气门全关；参阅图9，左侧的蜗轮I6逆时针转动，右侧的蜗轮II20顺时针转动，且转动角度相等，当椭圆阀体I2及椭圆阀体II22处于图6所示竖直位置时，节气门全部打开。

Claims (5)

1.一种双椭圆阀体调节式电子节气门，其特征在于，所述的双椭圆阀体调节式电子节气门包括节气门体（1）、椭圆阀体I（2），气道挡块固定螺钉（3），气道挡块（4），阀体控制杆I（5），蜗轮I（6），蜗轮限位片I（7），直流电机（8），节气门体端盖连接螺栓（9），节气门体端盖（10），电机输出轴齿轮（11），中间齿轮（12），蜗杆支座上部I（13），蜗杆支座安装螺栓（14），蜗杆（15），蜗杆支座上部II（16），蜗杆驱动齿轮（17），蜗轮限位片II（18），限位片固定螺钉（19），蜗轮II（20），阀体控制杆II（21），椭圆阀体II（22）；

气道挡块（4）置于节气门体（1）和节气门体端盖（10）之间，并通过气道挡块固定螺钉（3）固接在节气门体（1）上；椭圆阀体I（2）及椭圆阀体II（22）均置于在节气门体（1）内，阀体控制杆I（5）及阀体控制杆II（21）分别穿过气道挡块（4）上的控制杆安装孔I（401）及控制杆安装孔II（402）与椭圆阀体I（2）及椭圆阀体II（22）固接；蜗轮I（6）及蜗轮II（20）分别置于阀体控制杆I（5）和阀体控制杆II（21）上部，蜗轮限位片I（7）及蜗轮限位片II（18）通过限位片固定螺钉（19）分别固定在阀体控制杆I（5）和阀体控制杆II（21）的顶面；蜗杆（15）置于蜗轮I（6）及蜗轮II（20）之间，并与蜗轮I（6）及蜗轮II（20）同时啮合；直流电机（8）固接在节气门体端盖（10）上，并与电机输出轴齿轮（11）相连，电机输出轴齿轮（11）同时还与中间齿轮（12）啮合, 中间齿轮（12）与蜗杆驱动齿轮（17）啮合；所述节气门体（1）至少包括前端进气口（101）、阀体工作腔体I（102）、后端出气口（103）、阀体工作腔体II（104）、蜗杆支座下部I（105）、蜗杆支座下部II（106）；其中前端进气口（101）、阀体工作腔体I（102）、后端出气口（103）、阀体工作腔体II（104）四者相通；当椭圆阀体I（2）及椭圆阀体II（22）旋转到水平位置时，空气流通通道被密封住，此时节气门开度为0％，当椭圆阀体I（2）及椭圆阀体II（22）旋转至竖直位置时，空气流通通道全部开放并且中间没有任何障碍，此时节气门开度为100％；前端进气口（101）和后端出气口（103）对称布置于节气门体的前后两侧；阀体工作腔体I（102）和阀体工作腔体II（104）对称布置于节气门体的左右两侧，为半圆柱形，且其直径与椭圆阀体I（2）及椭圆阀体II（22）截面椭圆的长轴长度相同、深度与椭圆阀体I（2）及椭圆阀体II（22）的高度相同。

2.按照权利要求1所述的双椭圆阀体调节式电子节气门，其特征在于，蜗杆支座下部I（105）及蜗杆支座下部II（106）分别置于节气门体上表面前后两侧，并通过蜗杆支座安装螺栓（14）与蜗杆支座上部I（13）和蜗杆支座上部II（16）相连。

3.按照权利要求1所述的双椭圆阀体调节式电子节气门，含有结构、功能相同的阀体控制杆I（5）及阀体控制杆II（21），以阀体控制杆I（5）为例说明：

所述的阀体控制杆I（5）至少包括下部方杆（501）、中部阶梯圆台（502）、上部键形凸台（503）三部分；下部方杆（501）与椭圆阀体I（2）固接；中部阶梯圆台（502）由两个相连的圆形凸台构成，下部小圆形凸台置于气道挡块（4）的控制杆安装孔I（401）内，二者为间隙配合，上部大圆形凸台下表面与气道挡块（4）上表面贴合；上部键形凸台（503）与蜗轮I（6）相连。

4.按照权利要求1所述的双椭圆阀体调节式电子节气门，其特征在于蜗杆（15）至少包括齿轮安装段（1501）、左侧固定段（1502）、中部工作段（1503）、右侧固定段（1504）；左侧固定段（1502）置于节气门体（1）蜗杆支座下部I（105）与蜗杆支座上部I（13）之间；右侧固定段（1504）安装在节气门体（1）处的蜗杆支座下部II（106）及蜗杆支座上部II（16）之间；齿轮安装段（1501）与蜗杆驱动齿轮（17）固接；中部工作段（1503）表面布置有螺旋齿，并与蜗轮I（6）及蜗轮II（20）同时啮合。

5.按照权利要求1所述的双椭圆阀体调节式电子节气门，其特征在于安装后椭圆阀体I（2）、阀体控制杆I（5）、气道挡块（4）上的控制杆安装孔I（401）、蜗轮I（6）及蜗轮限位片I（7）的轴线重合；椭圆阀体II（22）、阀体控制杆II（21）、气道挡块（4）上的控制杆安装孔II（402）、蜗轮II（20）及蜗轮限位片II（18）的轴线重合。

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