CN109139309A - 能适应内燃机的各种工作负荷的egr止通阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能适应内燃机的各种工作负荷的EGR止通阀，其包括中空的壳体，壳体内设有隔板，隔板适于将壳体的内腔分隔为两个空腔，隔板上设有连通两空腔的通孔，阀芯可自由地滑动配合于其中一空腔内，阀芯与该空腔的相邻壁面之间密封配合，阀芯上与该空腔相邻的侧壁上设有至少一个环槽，该空腔的外侧壁上分别设有与该空腔连通的进气支管及第一导向支管，当阀芯滑动至所需位置时、环槽适于连通进气支管及第一导向支管；另一空腔的侧壁上设有与该空腔连通的第二导向支管，阀芯与壳体之间弹性连接，第一、第二导向支管适于和内燃机的排气管连通；工作稳定可靠，克服了由废气中碳颗粒物沉积引起的阀的密封问题。

Description

能适应内燃机的各种工作负荷的EGR止通阀

技术领域

本发明涉及一种能适应内燃机的各种工作负荷的EGR止通阀，能够提高EGR系统的工作稳定性。

背景技术

内燃机系统通常包括一废气回流或废气再循环（EGR）系统以减小内燃机废气中氮氧化合物的含量，当内燃机工作在设定的负荷条件下时，EGR系统中的EGR阀开启或部分开启排气管与进气管之间通路，使部分废气经进气管与外界空气一起进入气缸内参与燃烧，减慢燃烧的速度、降低燃烧后气缸内的压力，从而降低氮氧化合物的生成量。

现有的EGR阀为了提高控制的精度，一般采用内燃机电脑（ECU）采集EGR阀位置传感器的信号并控制EGR阀上的电机转动，由电机驱动阀门的开启与关闭，其工作过程包括采集阀门开闭状态信号、ECU计算控制参数、ECU向电机传送控制信号、电机驱动阀门开闭，整个过程虽然能迅速完成，然而还是存在一定的时间延迟，不能适应内燃机不断改变工作负荷的情况；同时电机及EGR阀位置传感器一般都安装于EGR阀的一侧，由于EGR阀中通过高温、高压的废气，使EGR阀的工作温度在300摄氏度以上，电机及传感器长期在该温度环境中工作容易损坏，高压的废气通过EGR阀时会产生振动，该振动对上述传感器及电机产生破坏性的影响，使两者容易损坏。

中国专利文献号为CN104373254A的专利文献公开了一种非道路内燃机用EGR阀，该阀通过进气总管内的增压压力来控制EGR阀的阀门开闭，这种纯机械式的控制机构克服了上述电控EGR阀的缺点，然而阀芯与阀座之间的密封配合会由于废气中碳颗粒物在密封面上的沉积而失效。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种EGR止通阀，工作稳定可靠，克服了由废气中碳颗粒物沉积引起的阀的密封问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种EGR止通阀，其包括：中空的壳体，壳体内设有隔板，隔板适于将壳体的内腔分隔为两个空腔，隔板上设有连通两空腔的通孔，阀芯可自由地滑动配合于其中一空腔内，阀芯与该空腔的相邻壁面之间密封配合，阀芯上设有至少一个气体通道，该空腔的侧壁上分别设有与该空腔连通的进气支管及第一导向支管，当阀芯滑动至所需位置时、气体通道适于连通进气支管及第一导向支管；另一空腔的侧壁上设有与该空腔连通的第二导向支管，阀芯与壳体之间弹性连接，第一、第二导向支管适于和内燃机的排气管连通。

所述气体通道为阀芯与所在空腔相邻的侧壁上设有的环槽。

所述两个空腔分别为左腔及右腔，阀芯滑动配合于右腔内，所述第一导向支管为设于右腔的外侧并与右腔连通的右导向支管，进气支管设于右腔的外侧并且与右腔连通，所述第二导向支管为设于左腔的外侧并与左腔连通的左导向支管；阀芯与右腔的右端内侧壁之间通过弹簧弹性连接，右腔的右端内侧壁上开设有通气孔。

阀芯上仅设有一个环槽，所述阀芯内设有开口朝右的槽孔，弹簧的一端压紧于该槽孔内，弹簧的另一端压紧于右腔的右端内侧壁上。

所述两个空腔分别为左腔及右腔，阀芯滑动配合于左腔内，所述第一导向支管为设于左腔的外侧并与左腔连通的左导向支管，进气支管设于左腔的外侧并且与左腔连通，所述第二导向支管为设于右腔的外侧并与右腔连通的右导向支管，阀芯与右腔的右端内侧壁之间通过弹簧弹性连接，弹簧穿设于通孔中，左腔的左端内侧壁上开设有通气孔。

阀芯上仅设有一个环槽，所述阀芯内设有开口朝右的槽孔，弹簧的一端固定设于该槽孔内，弹簧的另一端固定连接于右腔的右端内侧壁上。

所述第一导向支管与进气支管具有相同的内孔直径，第一导向支管与进气支管的中心线位于同一壳体横截面内，环槽与壳体共中心轴线。

本发明还提供一种上述的EGR止通阀的工作方法，其包括以下步骤：

a、当内燃机工作时，排气管中的废气经第二导向支管进入一空腔内，废气经通孔进入阀芯所在空腔内、并对阀芯产生推力；

b、当内燃机的转速n为800≤n<1500r/min，废气克服弹力、推动阀芯滑动至通孔与进气支管之间，阀芯上的气体通道与相邻的空腔内壁密封配合，进气支管与第一导向支管之间不连通；

c、当内燃机的转速n为1500≤n<2500r/min，废气克服弹力、继续推动阀芯滑动至气体通道与进气支管、第一导向支管相对应的位置，此时进气支管通过气体通道与第一导向支管连通，排气管中的废气进入进气支管内；

d、当内燃机的转速n为n≥2500r/min，废气克服弹力、继续推动阀芯滑动至进气支管与相邻的空腔端部之间，气体通道与相邻的空腔内壁密封配合，进气支管与第一导向支管之间不连通；

e、当内燃机停止工作时，废气压力消失，阀芯受弹力作用、滑动至空腔内邻近通孔的一端。

本发明还提供一种内燃机，该内燃机采用上述的EGR止通阀。

本发明还提供一种汽车，该汽车采用上述的内燃机。

相对于现有技术，本发明具有的技术效果是：

（1）相对于电控的EGR阀，本发明的EGR止通阀依靠内燃机尾气压力来控制阀门的开闭，可以在所需范围内连续调节阀门的开闭，其响应速度快于采用电控模式的EGR阀，同时由于该EGR止通阀采用纯机械结构，其可靠性优于电控模式的EGR阀；当EGR止通阀开启时，废气在流经阀芯时仅通过环槽、不会通过阀芯与右腔内壁之间密封配合面，环槽的内壁上及右导向支管、进气支管的内孔壁上残留的碳颗粒物不会影响阀芯与右腔内壁之间的密封性。

（2）通过增大环槽的宽度，可以使内燃机在更大的工作负荷范围内保持EGR阀的开启状态，反之则使内燃机在更小的工作负荷范围内保持EGR阀的开启。

（3）阀芯的外侧壁上设置多个环槽以及改变相邻环槽的间距能够改变内燃机在各种负荷下的废气再循环量，使EGR系统能够适应内燃机的各种工作负荷。

（4）通气孔保证阀芯在壳体的内腔中滑动时、阀芯一侧的气压与外界保持一致，从而使阀芯可自由地滑动配合于壳体的空腔内。

（5）弹簧的一侧设于槽孔内，槽孔对弹簧沿壳体的径向进行限位，维持弹簧工作时的稳定性。

（6）第一导向支管与进气支管的内孔直径相同，可以使废气在流经两者时流速保持稳定，防止由于管内废气流速波动产生的管道共振。

（7）第一导向支管与进气支管的中心线位于同一壳体横截面内，环槽与壳体共中心轴线，可以使废气从第一导向支管流向环槽时、从环槽流向进气支管时流速更稳定，减小管壁或环槽壁对气流的阻力，增大气流的流速及惯性，减小碳颗粒物沉积量。

（8）所述气体通道采用环槽，相对于采用通孔方式，使废气经过环槽时惯性增大，对环槽内壁及与环槽相对应的空腔内壁进行冲刷，从而减少该气体通道内壁上的碳颗粒物沉积量。

附图说明

为了清楚说明本发明的创新原理及其相比于现有产品的技术优势，下面借助于附图通过应用所述原理的非限制性实例说明可能的实施例。在图中：

图1为本发明中实施例1的结构示意图；

图2为本发明中实施例2的结构示意图；

图3为本发明中实施例3的结构示意图；

图4为本发明中实施例4的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，EGR止通阀包括壳体1，隔板2，左腔3，通孔4，左导向支管5，右导向支管6，进气支管7，阀芯8，槽孔9，弹簧10，通气孔11，右腔12，排气管13，环槽14。

封闭的圆柱形薄壁状壳体1内设有隔板2，隔板2将壳体1的内腔分隔为左腔3及右腔12，隔板2上设有连通左腔3及右腔12的通孔4，右腔12内滑动配合有阀芯8，阀芯8与右腔12的内侧圆周壁密封配合，阀芯8内设有开口朝右的槽孔9，阀芯8中部与右腔12相邻的外侧壁上开设有一环槽14，作为一种优选，环槽14与壳体1共中心轴线，壳体1的右侧壁上设有一通气孔11，弹簧10穿设于槽孔9内且左端压紧于槽孔9的左侧内壁上，弹簧10的右端压紧于壳体1的右侧内壁上，所述通气孔11的内径小于弹簧10的外径，弹簧10在阀芯8滑动过程中始终处于压缩状态，右腔12的外侧壁上连接有进气支管7，进气支管7与右腔12连通，进气支管7适于将气体引导至内燃机的进气管中，左腔3的外侧壁上连接有左导向支管5，左导向支管5与左腔3连通，右腔12的外侧壁上连接有右导向支管6，右导向支管6与进气支管7具有相同的内孔直径，右导向支管6与右腔12连通且右导向支管6与进气支管7的中心线位于同一壳体横截面内（垂直于壳体轴向的截面），左导向支管5与右导向支管6的下端汇集成单个管道并与内燃机的排气管13连通。

阀芯8与右腔12的长度相配合，使得阀芯8在右腔12的左、右极限位置之间滑动时，使右腔12与进气支管7、右导向支管6不连通。

EGR止通阀的工作过程包括：（1）当内燃机工作时，排气管13中的废气经左导向支管5进入左腔3，废气通过通孔4，进入右腔12内，废气对阀芯8产生向右的推力；

（2）当内燃机工作在低转速时（转速n为800≤n<1500r/min），废气压力克服弹簧10的弹力、推动阀芯8向右滑动，右腔12内的空气从通气孔11中排出，然而此时废气压力低，使阀芯8位于右腔12的左部，环槽14与右腔12上位于进气支管7左侧的内壁密封配合，进气支管7与右导向支管6之间不连通；

（3）当内燃机工作在中等转速时（转速n为1500≤n<2500r/min），废气压力继续增大并克服弹簧10的弹力、推动阀芯8向右滑动，环槽14移动至与进气支管7、右导向支管6相对应的位置，此时进气支管7通过环槽14与右导向支管6连通，排气管13中的废气经右导向支管6、环槽14进入进气支管7内，废气通过进气支管7进入内燃机的进气管中；

（4）当内燃机工作在高转速时（转速n为n≥2500r/min），废气压力继续增大并克服弹簧10的弹力、推动阀芯8向右滑动，使阀芯8位于右腔12的右部，环槽14与右腔12上位于进气支管7右侧的内壁密封配合，进气支管7与右导向支管6之间不连通。

（5）当内燃机停止工作时，废气压力消失，在弹簧10作用下，阀芯8滑动至右腔12的左端，外界的空气通过通气孔11进入右腔12内。

当废气压力恒定时，单位时间内通过的废气量与环槽14的槽口与进气支管7、右导向支管6内孔的重合度有关，当环槽14的槽口与进气支管7、右导向支管6的内孔完全重合时气流阻力最小、单位时间内通过的废气量最大，当阀芯8向右滑动过程中，气流阻力先减小后增大，单位时间内废气流量先增大后减小。

通过增大环槽14的宽度，可以使内燃机在更大的工作负荷范围内保持EGR阀的开启状态，反之则使内燃机在更小的工作负荷范围内保持EGR阀的开启。

实施例2

如图2所示，本实施例相对于实施例1的区别在于：阀芯8的外侧壁上开设有两个环槽，分别为环槽一141及环槽二142，设置多个环槽及改变相邻环槽的间距能够改变内燃机在不同的负荷状况下的废气再循环量，利用EGR系统来降低尾气中的氮氧化合物。

实施例3

本实施例相对于实施例1的区别在于：如图3所示，阀芯8滑动配合于左腔3内，进气支管7连接在左腔3的外侧壁上且左导向支管5与进气支管7的中心线位于同一壳体横截面内，弹簧10穿设于通孔4内，弹簧10的一端与槽孔9的左侧内壁固定连接，弹簧10的另一端与壳体1的右侧内壁固定连接，通气孔11设于左腔3的左侧壁上，在阀芯8滑动过程中弹簧10始终处于拉伸状态。阀芯8与左腔3的长度相配合，使得阀芯8在左腔3的左、右极限位置之间滑动时，使左腔3与进气支管7、左导向支管5不连通。

本实施例中的EGR止通阀的工作过程包括：

（1）当内燃机工作时，排气管13中的废气经右导向支管6进入右腔12，废气通过通孔4，进入左腔3内，废气对阀芯8产生向左的推力；

（2）当内燃机的转速n为800≤n<1500r/min，废气压力克服弹簧10的弹力、推动阀芯8向左滑动，左腔3内的空气从通气孔11中排出，此时阀芯8位于左腔3的右部，环槽14与左腔3上位于进气支管7右侧的内壁密封配合，进气支管7与左导向支管5之间不连通；

（3）当内燃机的转速n为1500≤n<2500r/min，废气压力继续增大并克服弹簧10的弹力、推动阀芯8向左滑动，环槽14移动至与进气支管7、左导向支管5相对应的位置，此时进气支管7通过环槽14与左导向支管5连通，排气管13中的废气经左导向支管5、环槽14进入进气支管7内；

（4）当内燃机的转速n为n≥2500r/min，废气压力继续增大并克服弹簧10的弹力、推动阀芯8向左滑动，使阀芯8位于左腔3的左部，环槽14与左腔3上位于进气支管7左侧的内壁密封配合，进气支管7与左导向支管5之间不连通。

（5）当内燃机停止工作时，废气压力消失，在弹簧10作用下，阀芯8滑动至左腔3的右端，外界的空气通过通气孔11进入左腔3内。

实施例4

本实施例相对于实施例1的区别在于：如图4所示，环槽14的对称中心线与壳体1的中心轴线呈所需的夹角，同时进气支管7沿壳体1的轴向偏离右导向支管6，当阀芯8滑动至设定的位置时、环槽14适于连通进气支管7与右导向支管6。

实施例5

本实施例相对于实施例1的区别在于：阀芯内设有过气通孔，当阀芯滑动至所需位置时，该过气通孔适于连通进气支管7与右导向支管6。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (2)

1.一种EGR止通阀，其特征在于包括：中空的壳体（1），壳体（1）内设有隔板（2），隔板（2）适于将壳体（1）的内腔分隔为两个空腔，隔板（2）上设有连通两空腔的通孔（4），阀芯（8）可自由地滑动配合于其中一空腔内，阀芯（8）与该空腔的相邻壁面之间密封配合，阀芯（8）上设有至少一个气体通道，该空腔的侧壁上分别设有与该空腔连通的进气支管（7）及第一导向支管，当阀芯（8）滑动至所需位置时、气体通道适于连通进气支管（7）及第一导向支管；另一空腔的侧壁上设有与该空腔连通的第二导向支管，阀芯（8）与壳体（1）之间弹性连接，第一、第二导向支管适于和内燃机的排气管连通；

所述气体通道为阀芯（8）与所在空腔相邻的侧壁上设有的环槽（14）；

所述两个空腔分别为左腔（3）及右腔（12），阀芯（8）滑动配合于左腔（3）内，所述第一导向支管为设于左腔（3）的外侧并与左腔（3）连通的左导向支管（5），进气支管（7）设于左腔（3）的外侧并且与左腔（3）连通，所述第二导向支管为设于右腔（12）的外侧并与右腔（12）连通的右导向支管（6），阀芯（8）与右腔（12）的右端内侧壁之间通过弹簧（10）弹性连接，弹簧（10）穿设于通孔（4）中，左腔（3）的左端内侧壁上开设有通气孔（11）；

阀芯（8）上仅设有一个环槽（14），所述阀芯（8）内设有开口朝右的槽孔（9），弹簧（10）的一端固定设于该槽孔（9）内，弹簧（10）的另一端固定连接于右腔（12）的右端内侧壁上。

2.一种权利要求1所述的EGR止通阀的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

a、当内燃机工作时，排气管（13）中的废气经第二导向支管进入一空腔内，废气经通孔（4）进入阀芯（8）所在空腔内、并对阀芯（8）产生推力；

b、当内燃机的转速n为800≤n<1500r/min，废气克服弹力、推动阀芯（8）滑动至通孔（4）与进气支管（7）之间，阀芯上的气体通道与相邻的空腔内壁密封配合，进气支管（7）与第一导向支管之间不连通；

c、当内燃机的转速n为1500≤n<2500r/min，废气克服弹力、继续推动阀芯（8）滑动至气体通道与进气支管（7）、第一导向支管相对应的位置，此时进气支管（7）通过气体通道与第一导向支管连通，排气管（13）中的废气进入进气支管（7）内；

d、当内燃机的转速n为n≥2500r/min，废气克服弹力、继续推动阀芯（8）滑动至进气支管（7）与相邻的空腔端部之间，气体通道与相邻的空腔内壁密封配合，进气支管（7）与第一导向支管之间不连通；

e、当内燃机停止工作时，废气压力消失，阀芯（8）受弹力作用、滑动至空腔内邻近通孔（4）的一端。