CN201696148U - 柴油机的电子节气门体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柴油机的电子节气门体，其包括本体、控制电路的印刷电路板、节气门片、限位块、轴承、节气门轴、磁铁组件、插座、复位齿轮、直流电机、复位弹簧和节气门位置传感器总成，控制电路的印刷电路板与插座焊接，节气门轴、磁铁组件和复位齿轮组成复位齿轮组件，复位齿轮组件与轴承连接，节气门片插入节气门轴中，直流电机焊接在插座上，复位弹簧位于复位齿轮组件与节气门位置传感器总成之间，节气门位置传感器总成固定在本体上，限位块位于本体和轴承之间。本实用新型不受外界的磁场干扰，而且整个控制系统封闭在一个腔体里，防护罩改用磁导率比较高的金属板制造，可以屏蔽外界的电磁干扰。

Description

柴油机的电子节气门体

技术领域

本实用新型涉及一种柴油机，特别涉及一种柴油机的电子节气门体。

背景技术

柴油机发动机电喷系统采用节气门体总成，其作用是给发动机持续可变的空气流量，并且通过减少空气流量来避免发动机关闭时的振动。为适应各种工况或配合废气再循环(EGR，Exhaust Gas Recirculation)工作而提供不同的空气流量，实现合理的空燃比，使其充分的燃烧，减少排放，并且改善了发动机动力性、经济性、舒适性。

目前柴油机用的节气门体大多是接触式角度位置传感器，其缺点是由于电阻膜易磨损导致传感器精度降低，从而影响节气门体的控制精度。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种柴油机的电子节气门体，其不受外界的磁场干扰，而且整个控制系统封闭在一个腔体里，防护罩改用磁导率比较高的金属板制造，可以屏蔽外界的电磁干扰。

为解决所述技术问题，本实用新型提供了一种柴油机的电子节气门体，其特征在于，其包括本体、控制电路的印刷电路板、节气门片、限位块、轴承、节气门轴、磁铁组件、插座、复位齿轮、直流电机、复位弹簧和节气门位置传感器总成，控制电路的印刷电路板与插座焊接，节气门轴、磁铁组件和复位齿轮组成复位齿轮组件，复位齿轮组件与轴承连接，节气门片插入节气门轴中，直流电机焊接在插座上，复位弹簧位于复位齿轮组件与节气门位置传感器总成之间，节气门位置传感器总成固定在本体上，限位块位于本体和轴承之间。

优选地，所述复位弹簧的一个扭臂挂到复位齿轮的凹槽内，另一个扭臂挂到节气门位置传感器总成的预留槽内。

优选地，所述插座包括第一铜板排线嵌件和第二铜板排线嵌件，第一铜板排线嵌件与控制电路的印刷电路板焊接，直流电机与插座的第二铜板排线嵌件焊接。

优选地，所述节气门轴、磁铁组件与复位齿轮注塑成一个整体。

优选地，所述节气门位置传感器总成包括封盖、传感器芯片和防护罩，传感器芯片在防护罩内并通过封盖密封。

本实用新型的积极进步效果在于：

A、整个节气门体的结构紧凑，减少了占有的发动机空间。当发动机、节气门体内其它的部件故障或工作环境发生变化时，控制电路会给一个指令让节气门体回到默认位置。如果直流电机或其它控制电路出现故障，复位弹簧也可以让节气门阀片回到默认位置。

B、与控制电路板连接的排线嵌件焊接端采用了特殊弯曲设计，补偿了装配时的位置形状误差、焊接误差以及外界环境热胀冷缩变化引起的形变等，并避免了以上这些因素造成的焊接应力致使焊接点不牢固等问题。

C、增强了电机安装的可靠性及稳定性，简化了装配工序，此电机安装设计改变了以往用定位圈定位的方式，并取消了用于电机防振的波形垫圈。此节气门体上电机安装的定位压紧零件——插座采用工程塑料制造，用精密注塑实现定位孔及其它配合孔的形状及位置要求，由于塑料里内嵌了铜板同时增加了强度，也增强了韧性。电机用螺钉锁紧后，利用了自身材料及结构设计的韧性使电机完全能承载各方向的冲击载荷。此设计不仅解决了定位的可靠性，并防止了电机受冲击载荷时产生的振动，而且减少了装配所需零件，避免了漏装，继而也缩短了工时。

D、复位系统由复位齿轮组件和复位弹簧组成，本设计特点是复位齿轮组件采用了整体注塑的方式把轴与复位齿轮注塑到一起，注塑时采取以轴的外圆定位注塑出复位齿轮，这样既保证了齿轮相对于轴跳的动量，而且提高了制造的过程能力。而以往的连接方式是轴与镶嵌在齿轮内的嵌件通过激光焊接在一起，为了保证复位齿轮相对于轴的跳动量，就必须严格控制嵌件与轴配合孔精度及配合孔与模具定位精度等，增加了制造难度，并降低连续生产的稳定性。

E、节气门位置传感器总成采用了感知磁阻式角度位置的传感器芯片，通过注塑封闭在一个塑料腔体里面，为了能感知外部磁场，预先在对面旋转的齿轮组件内部嵌进磁铁组件，磁铁组件是由磁铁和屏蔽铁环组成，既可以提供稳定的磁场又可以屏蔽外界磁场。此传感器的优点是能够编程设置起点、终点的电压及线性修正，而且它还有一个重要的优势是它不会随外界磁场强度变化而降低精度和稳定性，因为磁铁在充磁后磁场方向一定，但磁铁会随着温度等环境的变化磁场强度逐渐衰减，对于那种感知强度的传感器来说，随磁场强度衰减到一定程度就会降低精度，但使用感知磁阻式角度位置的传感器芯片却解决了以上问题，它只感知磁场方向。

F、本实用新型的柴油机的电子节气门体集成了控制电路，能根据外部给的位置信号控制直流电机通过减速齿轮驱动阀片到指定的位置，这个控制电路主要三部分组成：驱动电路、反馈电路和处理芯片，处理芯片接到外部的信号同时采集传感器的反馈信号进行比较运算之后，发出命令驱动电机到指定位置，整个过程为闭环控制。而且软件编程采用PID数学模型构架有效的解决了运动过程的非线性问题，增强了抗干扰能力。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型中齿轮部件的结构示意图。

图3为本实用新型中插座的结构示意图。

图4为本实用新型中节气门位置传感器总成的结构示意图。

图5为本实用新型中复位齿轮的结构示意图。

图6为本实用新型中节气门位置传感器总成和复位齿轮组合的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。

本实用新型柴油机的电子节气门体属于汽车发动机进气系统的重要部件，其与进气总管相连接。如图1至图6所示，本实用新型柴油机的电子节气门体包括本体1、控制电路的印刷电路板2、节气门片3、限位块4、轴承5、节气门轴6、磁铁组件7、全闭调节螺钉8、插座9、复位齿轮10、中间齿轮11、直流电机12、复位弹簧16和节气门位置传感器(Throttle PositionSensor，TPS)总成17，控制电路的印刷电路板2与插座9焊接，节气门轴6、磁铁组件7和复位齿轮10组成复位齿轮组件，复位齿轮组件与轴承5连接，限位块4位于本体1和轴承5之间，节气门片3插入节气门轴6中，直流电机12焊接在插座9上，传感器系统包括磁铁组件7和节气门位置传感器总成17，复位弹簧16位于复位齿轮组件与节气门位置传感器总成17之间，节气门位置传感器总成17包括泡模块18、封盖19、传感器芯片20和防护罩21，节气门位置传感器总成17通过紧固螺钉固定在本体1上，传感器芯片20在防护罩21内并通过封盖19密封，防护罩21部分刚好插入到磁铁组件7的圆形凹坑内，通过转动复位齿轮10来感应磁场方向的变化。

复位齿轮组件通过注塑工艺把节气门轴、磁铁组件与复位齿轮注塑成一个整体，然后通过在本体内的轴承支撑，实现滚动连接，减少节气门轴在转动时的摩擦力。复位系统由复位齿轮10、复位弹簧16、节气门位置传感器总成17组成，复位弹簧16的一个扭臂挂到复位齿轮10的凹槽23内，另一个扭臂挂到节气门位置传感器总成17的预留槽24内，通过节气门位置传感器总成17封压在一个复位齿轮10与节气门位置传感器总成17之间的型腔内，用于防止复位弹簧倾斜等，由于复位弹簧16的扭力作用自动驱动复位齿轮10转动到默认位置，让复位齿轮10上的凸台25与本体1上的限位凸台13接触，使节气门片打开；当需要关闭时，通过驱动复位齿轮克服复位弹簧的反作用力到关闭位置，此时复位齿轮10上的凸台25与全闭调节螺钉8的头部接触，停止转动；当直流电机或控制电路出现故障时，节气门会在复位弹簧的扭力的作用下自动回到默认位置。

插座9包括第一铜板排线嵌件15和第二铜板排线嵌件14，第一铜板排线嵌件15与控制电路的印刷电路板焊接，直流电机12压入插座9的孔里，并把直流电机的电极铜片与插座的第二铜板排线嵌件14焊接在一起；之后再把插座9的铜板排线嵌件焊接端插入控制电路的印刷电路板2的焊接孔内，用锡焊连接，作为一个整体装入本体1内，用锁紧螺钉锁紧。由于插座上有一个与本体孔配合的圆柱面，圆柱面设置了入口倒角，在装入的过程中，保证了电机定位可靠性。插座上与线束连接的插针端口部分，装配后伸出本体，留有足够的空间与线束插头连接；为了保证插座与本体之间的密封性，在插座与本体充填了密封材料，防止外界的油、水等从插座与本体结合处进入控制电路的印刷电路板的密封腔体内。

在控制机构的装配完之后，为了防止外界环境对控制机构的干扰和损害，在其上面加了防护罩，防护罩与本体压铆连接，并在两者之间也填充了密封材料。由于防护罩材料采用的是导磁率很高的金属材料制造，继而避免了外界的电磁波干扰内部的电子部件，提高了控制电路运行的稳定性。

控制电路的印刷电路板主要由单片机、MOS管(金属-氧化物-半导体型场效应管)组成的H桥电路、电阻、电容、电源、电感、三极管等组成。ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)信号输入到单片机后，根据位置传感器的信号反馈，经PID(Proportional-Integral-Derivative，比例-积分-微分)调节后发出执行信号给H桥，H桥控制电机的运转来到达ECU需求角度位置，整个电路是闭环控制。

本实用新型的工作过程如下：

本实用新型的柴油机的电子节气门体自带驱动控制电路，能根据ECU给定的PWM(Pulse Width Modulation，脉宽调制)信号来控制节气门开启角度，当ECU发送信号给节气门体，节气门体内的控制电路接受到信号时，并根据位置传感器的反馈信号，经过处理芯片进行比较分析，然后发送执行信号给驱动电路来驱动直流电机，直流电机通过中间齿轮减速，带动复位齿轮转动。节气门片跟随节气门轴转动时，变化节气门体通道的面积，继而改变进气的空气流量。

节气门体通常默认状态为全开，在复位弹簧的扭力作用下使复位齿轮上的凸台25与本体上的限位凸台13接触。复位齿轮与节气门轴是通过注塑成为一个组件，复位齿轮转动时，节气门轴也跟随转动。如果节气门需要关闭时，控制电路控制电机转动到全闭位置，使复位齿轮上的一个凸台25与全闭调节螺钉8接触。在节气门体电子电路出现故障时，复位齿轮在弹簧的作用力下，可以从离开全开位置的任何地方回到默认位置，保证了发动机安全性。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改。因此，本实用新型的保护范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种柴油机的电子节气门体，其特征在于，其包括本体、控制电路的印刷电路板、节气门片、限位块、轴承、节气门轴、磁铁组件、插座、复位齿轮、直流电机、复位弹簧和节气门位置传感器总成，控制电路的印刷电路板与插座焊接，节气门轴、磁铁组件和复位齿轮组成复位齿轮组件，复位齿轮组件与轴承连接，节气门片插入节气门轴中，直流电机焊接在插座上，复位弹簧位于复位齿轮组件与节气门位置传感器总成之间，节气门位置传感器总成固定在本体上，限位块位于本体和轴承之间。

2.如权利要求1所述的柴油机的电子节气门体，其特征在于，所述复位弹簧的一个扭臂挂到复位齿轮的凹槽内，另一个扭臂挂到节气门位置传感器总成的预留槽内。

3.如权利要求1所述的柴油机的电子节气门体，其特征在于，所述插座包括第一铜板排线嵌件和第二铜板排线嵌件，第一铜板排线嵌件与控制电路的印刷电路板焊接，直流电机与插座的第二铜板排线嵌件焊接。

4.如权利要求1所述的柴油机的电子节气门体，其特征在于，所述节气门轴、磁铁组件与复位齿轮注塑成一个整体。

5.如权利要求1所述的柴油机的电子节气门体，其特征在于，所述节气门位置传感器总成包括封盖、传感器芯片和防护罩，传感器芯片在防护罩内并通过封盖密封。

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