CN108612589A - 一种双滚柱阀体调节式电子节气门 - Google Patents

一种双滚柱阀体调节式电子节气门 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双滚柱阀体调节式电子节气门，用于控制方程式赛车发动机的进气量，包括：节气门壳体，设置在发动机的进气系统上，该节气门壳体上设有用于空气进入的进气口以及将从进气口进入的空气通入发动机的出气口，且节气门壳体内部设置有直流电机安装腔体以及与进气口和出气口连通的滚筒阀安装腔体；滚筒部，包括反对称放置于滚筒阀安装腔体内的第一滚筒组件和第二滚筒组件；直流电机，通过直流电机挡圈固定于直流电机安装腔体内。本发明的一种双滚柱阀体调节式电子节气门结构简单、安装方便，从而节省了时间，有效的减小了节流损失，提高了进气效率，还提高了工作的稳定性。

Description

一种双滚柱阀体调节式电子节气门
技术领域
本发明涉及一种电子节气门，具体涉及一种双滚柱阀体调节式电子节气门。
背景技术
节气门是安装在发动机进气管中的可控阀门，用于控制发动机进气量。气体通过节气门后进入进气管和汽油混合变成可燃混合气进入发动机气缸，从而燃烧做功。方程式赛车按照设计规则，对进气管直径大小有限制要求，一般要求其进气管限流阀的直径不超过20mm，另外，大学生方程式赛车一般工作在中高负荷工况，节气门处于全开状态，这就要求其节气门响应迅速且具有较高进气效率。
但是传统的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，节流损失较大大，且进气阻力大，影响进气效率；
(2)传统电子式节气门的阀片在节气门接近全开时受较大气流冲击，阀片受力不平衡，导致阀片振动，节气门工作不稳定，响应迟滞；
(3)传统机械式的阀片式节气门响应速度慢，且工作不线性，导致赛车油门难以精确控制；
(4)由于赛车节气门容易积碳，滚筒阀体式节气门因其具有良好的流线型，能减少积碳的产生，另外尤其安装方便的优点使得节气门积碳的清洗也方便快捷。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种双滚柱阀体调节式电子节气门。
本发明提供了一种双滚柱阀体调节式电子节气门，用于控制方程式赛车发动机的进气量，具有这样的特征，包括：节气门壳体，设置在发动机的进气系统上，该节气门壳体上设有用于空气进入的进气口以及将从进气口进入的空气通入发动机的出气口，且节气门壳体内部设置有直流电机安装腔体以及与进气口和出气口连通的滚筒阀安装腔体；滚筒部，包括反对称放置于滚筒阀安装腔体内的第一滚筒组件和第二滚筒组件；直流电机，通过直流电机挡圈固定于直流电机安装腔体内；其中，第一滚筒组件包括第一滚筒、分别固定于第一滚筒两端的第一滚筒一字轴和第一滚筒齿轮轴、从左往右依次套叠于第一滚筒齿轮轴上并通过第一滚筒弹簧紧固螺栓固定的第一滚筒弹簧导块、第一滚筒回位弹簧和第一滚筒弹簧摇臂以及通过第一滚筒齿轮轴的轴肩与卡簧固接于第一滚筒齿轮轴上的第一滚筒齿轮，第二滚筒组件包括第二滚筒、分别固定于第二滚筒两端的第二滚筒齿轮轴和第二滚筒一字轴、从右往左依次套叠于第二滚筒齿轮轴上并通过第二滚筒弹簧紧固螺栓固定的第二滚筒弹簧导块、第二滚筒回位弹簧和第二滚筒弹簧摇臂以及通过第二滚筒一字轴的轴肩与卡簧固接于第二滚筒一字轴上的第二滚筒齿轮，第一滚筒和第二滚筒的表面均具有滚筒空气流道面，第一滚筒齿轮和第二滚筒齿轮相互啮合并在直流电机以及齿轮传动组件的驱动下带动第一滚筒齿轮和第二滚筒齿轮进行方向相反的转动，使得第一滚筒的滚筒空气流道面和第二滚筒的滚筒空气流道面进行相对运动，从而实现进气口与出气口的开与关。
本发明提供了一种双滚柱阀体调节式电子节气门，具有这样的特征，还包括：齿轮盖，通过螺栓固定于节气门壳体的前端面上；前端盖，通过前端盖定位块固定于齿轮盖上；以及后端盖，通过螺栓固定于节气门壳体的后端面上。
在本发明提供的双滚柱阀体调节式电子节气门中，还可以具有这样的特征：其中，齿轮盖的内端面上通过螺栓固定有齿轮盖密封圈，用于对齿轮盖与节气门壳体之间的空隙进行密封，齿轮盖的外端面上固定有用于对第一滚筒弹簧摇臂的转动进行限位第一限位挡块和第二限位挡块。
在本发明提供的双滚柱阀体调节式电子节气门中，还可以具有这样的特征：其中，齿轮传动组件包括：电机输出轴齿轮，固定于直流电机的输出轴上；以及中间齿轮，固定于开设在节气门壳体上的中间齿轮轴，且与电机输出轴齿轮相啮合，中间齿轮还与第一滚筒齿轮啮合。
在本发明提供的双滚柱阀体调节式电子节气门中，还可以具有这样的特征：其中，第一滚筒一字轴具有由里向外依次设置的第一滚筒一字轴安装轴肩、第一滚筒一字轴卡簧槽以及第一滚筒一字轴限位轴肩。
在本发明提供的双滚柱阀体调节式电子节气门中，还可以具有这样的特征：其中，第二滚筒齿轮轴具有由里向外依次设置的第二滚筒齿轮轴安装轴肩、第二滚筒齿轮轴卡簧槽以及第二滚筒齿轮轴限位轴肩。
在本发明提供的双滚柱阀体调节式电子节气门中，还可以具有这样的特征：其中，节气门壳体的后端面上设置有用于对第二滚筒弹簧摇臂的转动进行限位的第三限位挡块和第四限位挡块。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的双滚柱阀体调节式电子节气门，因为采用的第一滚筒和第二滚筒能够在发动机处于中高负荷即节气门近于全开时，使气道内没有阻碍，所以使得节气损失小，还能够在发动机处于小负荷时即节气门开度较小时，使滚筒具有较好的气流导流性，所以有效减小了节流损失，提高了进气效率。因为采用的直流电机与齿轮传动组件在第一滚筒和第二滚筒转动时阻力小且受气流冲击时能有效减少阀体振动，所以提高了节气门的工作稳定性。因为采用的滚筒空气流道面具有良好的流线型，所以减少了空气流通阻力，还有效的减少了节气门积碳的产生。因此，本发明的双滚柱阀体调节式电子节气门结构简单、安装方便、传动平顺、响应迅速、节省了时间、提高了工作效率和稳定性。
附图说明
图1是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的爆炸示意图；
图2是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的结构侧视图；
图3是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的节气门壳体的左视图；
图4是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的节气门壳体的右视图；
图5是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的双滚筒空气流道闭合时在A-A面的剖视图；
图6是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的双滚筒空气流道全开时在A-A面的剖视图；
图7是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的第一滚筒的轴测图；
图8是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的第二滚筒的轴测图；
图9是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的齿轮盖的轴测图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明作具体阐述。
实施例：
图1是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的爆炸示意图，图2是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的结构侧视图。
如图1和2所示，本实施例的一种双滚柱阀体调节式电子节气门100，用于控制方程式赛车发动机的进气量，其特征在于，包括：节气门壳体1、滚筒部、直流电机2、齿轮盖3、前端盖4以及后端盖5。
图3是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的节气门壳体的左视图，图4是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的节气门壳体的右视图。
如图3和4所示，节气门壳体1，设置在发动机的进气系统上，该节气门壳体1上设有用于空气进入的进气口101以及将从进气口101进入的空气通入发动机的出气口102，且节气门壳体1内部设置有直流电机安装腔体6以及与进气口101和出气口102连通的滚筒阀安装腔体7。
图5是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的双滚筒空气流道闭合时在A-A面的剖视图，图6是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的双滚筒空气流道全开时在A-A面的剖视图，图7是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的第一滚筒的轴测图，图8是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的第二滚筒的轴测图。
如图5-8所示，滚筒部，包括反对称放置于滚筒阀安装腔体7内的第一滚筒组件和第二滚筒组件。
第一滚筒组件包括第一滚筒8、分别固定于第一滚筒8两端的第一滚筒一字轴9和第一滚筒齿轮轴10、从左往右依次套叠于第一滚筒齿轮轴10上并通过第一滚筒弹簧紧固螺栓11固定的第一滚筒弹簧导块12、第一滚筒回位弹簧13和第一滚筒弹簧摇臂14以及通过第一滚筒齿轮轴10的轴肩与卡簧固接于第一滚筒齿轮轴10上的第一滚筒齿轮15。
第一滚筒一字轴9具有由里向外依次设置的第一滚筒一字轴安装轴肩901、第一滚筒一字轴卡簧槽902以及第一滚筒一字轴限位轴肩903。
第二滚筒组件包括第二滚筒16、分别固定于第二滚筒16两端的第二滚筒齿轮轴17和第二滚筒一字轴18、从右往左依次套叠于第二滚筒齿轮轴17上并通过第二滚筒弹簧紧固螺栓19固定的第二滚筒弹簧导块20、第二滚筒回位弹簧21和第二滚筒弹簧摇臂22以及通过第二滚筒一字轴18的轴肩与卡簧固接于第二滚筒一字轴18上的第二滚筒齿轮19。
第二滚筒齿轮轴17具有由里向外依次设置的第二滚筒齿轮轴安装轴肩1701、第二滚筒齿轮轴卡簧槽1702以及第二滚筒齿轮轴限位轴肩1703。
第一滚筒8和第二滚筒16分别通过第一滚筒齿轮轴10的轴肩1001和第二滚筒一字轴18上的轴肩1801穿过齿轮盖3上的第一滚筒齿轮轴孔301和第二滚筒一字轴孔302限位于齿轮盖3上，第二滚筒齿轮轴17和第一滚筒一字轴9分别穿过节气门壳体1后端面上的第二滚筒齿轮轴孔103和第一滚筒一字轴孔104，并分别通过第二滚筒齿轮轴限位轴肩1703和第一滚筒一字轴限位轴肩903限位于节气门体1的后端面。
第一滚筒8和第二滚筒16的表面均具有滚筒空气流道面23。
滚筒空气流道面23和第一滚筒8的阀体以及第二滚筒16的阀体都具有良好流线型，使其在一定开度下具有良好的流体通过性，且减少了进气口101和出气口102开关过程作用于阀体的阻力，使其响应迅速。
直流电机2，通过直流电机挡圈201固定于直流电机安装腔体6内。
直流电机2是能够实现正反转控制的伺服电机，采用调制脉宽技术来控制直流电机2的转动，汽车ECU通过调节脉宽来控制直流电机2转角的大小，这种调节方式效率高，可靠性高，且直流电机2外接外部控制系统，该外部控制系统的硬件包括2个节气门位置传感器、1个怠速触点以及直流电机2的驱动电路等。
第一滚筒齿轮15和第二滚筒齿轮19相互啮合并在直流电机2以及齿轮传动组件的驱动下带动第一滚筒齿轮15和第二滚筒齿轮19进行方向相反的转动，使得第一滚筒8的滚筒空气流道面23和第二滚筒16的滚筒空气流道面23进行相对运动，从而实现进气口101与出气口102的开与关。
齿轮传动组件包括：电机输出轴齿轮24，固定于直流电机2的输出轴上；以及中间齿轮25，固定于开设在节气门壳体1上的中间齿轮轴26，且与电机输出轴齿轮24相啮合，中间齿轮25还与第一滚筒齿轮15啮合。
齿轮盖3，通过螺栓固定于节气门壳体1的前端面上。
齿轮盖3的内端面上通过螺栓固定有齿轮盖密封圈301，用于对齿轮盖3与节气门壳体1之间的空隙进行密封。
齿轮盖3的外端面上固定有用于对第一滚筒弹簧摇臂14的转动进行限位第一限位挡块27和第二限位挡块28。
前端盖4，通过前端盖定位块401固定于齿轮盖3上。
后端盖5，通过螺栓固定于节气门壳体1的后端面上。
图9是本发明的实施例中的双滚柱阀体调节式电子节气门的齿轮盖的轴测图。
如图9所示，节气门壳体1的后端面上设置有用于对第二滚筒弹簧摇臂22的转动进行限位的第三限位挡块29和第四限位挡块30。
本实施例的双滚柱阀体调节式电子节气门的工作过程：
本实施例的双滚柱阀体调节式电子节气门100中，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汽车的控制单元ECU，汽车控制单元再根据驾驶员的意图，即加速踏板的位置及汽车其他系统中的传感器信号，比如冷却水温度、空气流量、发动机转速等信号来计算出双滚柱阀体调节式电子节气门100的开度，再通过调节控制信号的脉宽来控制直流电机2的转动角度，直流电机2的电机输出轴齿轮24通过中间齿轮25带动第一滚筒齿轮15和第二滚筒齿轮19转动，第一滚筒齿轮15和第二滚筒齿轮19的转动方向相反，使得第一滚筒8和第二滚筒16的滚筒空气流道面23进行相对运动来实现进气口101与出气口102的开与关。
当进气口101和出气口102处于全开状态时，为正对位置，此时双滚柱阀体调节式电子节气门100的开度为100％，双滚柱阀体调节式电子节气门100的空气流通通道区域内无任何遮挡，第一滚筒8和第二滚筒16的阀体均具有良好的流体通过性，减少了空气流通阻力，提高充气效率；当进气口101和出气口102处于全关状态时，第一滚筒8和第二滚筒16转动90°，双滚柱阀体调节式电子节气门100的空气流通通道区域被第一滚筒8和第二滚筒16密封住，此时双滚柱阀体调节式电子节气门100的开度为0％。
当汽车关闭点火开关时，直流电机2因切断供电停止转动，第一滚筒8和第二滚筒16在第一滚筒回位弹簧13和第二滚筒回位弹簧21的作用下回位。
实施例的作用与效果
本实施例的双滚柱阀体调节式电子节气门，因为采用的第一滚筒和第二滚筒能够在发动机处于中高负荷即节气门近于全开时，使气道内没有阻碍，所以使得节气损失小，还能够在发动机处于小负荷时即节气门开度较小时，使滚筒具有较好的气流导流性，所以有效减小了节流损失，提高了进气效率。因为采用的直流电机与齿轮传动组件在第一滚筒和第二滚筒转动时阻力小且受气流冲击时能有效减少阀体振动，所以提高了节气门的工作稳定性。因为采用的滚筒空气流道面具有良好的流线型，所以减少了空气流通阻力，还有效的减少了节气门积碳的产生。因此，本实施例的双滚柱阀体调节式电子节气门结构简单、安装方便、传动平顺、响应迅速、节省了时间、提高了工作效率和稳定性。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种双滚柱阀体调节式电子节气门，用于控制方程式赛车发动机的进气量，其特征在于，包括：
节气门壳体，设置在所述发动机的进气系统上，该节气门壳体上设有用于空气进入的进气口以及将从所述进气口进入的所述空气通入所述发动机的出气口，且所述节气门壳体内部设置有直流电机安装腔体以及与所述进气口和所述出气口连通的滚筒阀安装腔体；
滚筒部，包括反对称放置于所述滚筒阀安装腔体内的第一滚筒组件和第二滚筒组件；
直流电机，通过直流电机挡圈固定于所述直流电机安装腔体内；
其中，所述第一滚筒组件包括第一滚筒、分别固定于所述第一滚筒两端的第一滚筒一字轴和第一滚筒齿轮轴、从左往右依次套叠于所述第一滚筒齿轮轴上并通过第一滚筒弹簧紧固螺栓固定的第一滚筒弹簧导块、第一滚筒回位弹簧和第一滚筒弹簧摇臂以及通过所述第一滚筒齿轮轴的轴肩与卡簧固接于所述第一滚筒齿轮轴上的第一滚筒齿轮，
所述第二滚筒组件包括第二滚筒、分别固定于所述第二滚筒两端的第二滚筒齿轮轴和第二滚筒一字轴、从右往左依次套叠于所述第二滚筒齿轮轴上并通过第二滚筒弹簧紧固螺栓固定的第二滚筒弹簧导块、第二滚筒回位弹簧和第二滚筒弹簧摇臂以及通过第二滚筒一字轴的轴肩与卡簧固接于所述第二滚筒一字轴上的第二滚筒齿轮，
所述第一滚筒和所述第二滚筒的表面均具有滚筒空气流道面，
所述第一滚筒齿轮和所述第二滚筒齿轮相互啮合并在所述直流电机以及齿轮传动组件的驱动下带动所述第一滚筒齿轮和所述第二滚筒齿轮进行方向相反的转动，使得所述第一滚筒的滚筒空气流道面和所述第二滚筒的滚筒空气流道面进行相对运动，从而实现所述进气口与所述出气口的开与关。
2.根据权利要求1所述的双滚柱阀体调节式电子节气门，其特征在于，还包括：
齿轮盖，通过螺栓固定于所述节气门壳体的前端面上；
前端盖，通过前端盖定位块固定于所述齿轮盖上；以及
后端盖，通过螺栓固定于所述节气门壳体的后端面上。
3.根据权利要求2所述的双滚柱阀体调节式电子节气门，其特征在于：
其中，所述齿轮盖的内端面上通过螺栓固定有齿轮盖密封圈，用于对所述齿轮盖与所述节气门壳体之间的空隙进行密封，
所述齿轮盖的外端面上固定有用于对所述第一滚筒弹簧摇臂的转动进行限位第一限位挡块和第二限位挡块。
4.根据权利要求1所述的双滚柱阀体调节式电子节气门，其特征在于：
其中，所述齿轮传动组件包括：
电机输出轴齿轮，固定于所述直流电机的输出轴上；以及
中间齿轮，固定于开设在所述节气门壳体上的中间齿轮轴，且与所述电机输出轴齿轮相啮合，所述中间齿轮还与所述第一滚筒齿轮啮合。
5.根据权利要求1所述的双滚柱阀体调节式电子节气门，其特征在于：
其中，所述第一滚筒一字轴具有由里向外依次设置的第一滚筒一字轴安装轴肩、第一滚筒一字轴卡簧槽以及第一滚筒一字轴限位轴肩。
6.根据权利要求1所述的双滚柱阀体调节式电子节气门，其特征在于：
其中，所述第二滚筒齿轮轴具有由里向外依次设置的第二滚筒安装齿轮轴轴肩、第二滚筒齿轮轴卡簧槽以及第二滚筒齿轮轴限位轴肩。
7.根据权利要求1所述的双滚柱阀体调节式电子节气门，其特征在于：
其中，所述节气门壳体的后端面上设置有用于对所述第二滚筒弹簧摇臂的转动进行限位的第三限位挡块和第四限位挡块。
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