CN209212416U - 一种扭矩电机蝶片式egr阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扭矩电机蝶片式EGR阀，包括阀体、转动设置在阀体中的转轴和固设在转轴上的阀片；所述阀体的顶部设置有齿轮室，齿轮室的顶部设置有扭矩电机，齿轮室中设有主动齿轮、被动齿轮、弹簧上座和回位弹簧，主动齿轮固定在扭矩电机的输出轴上，被动齿轮固定在转轴的顶端且与主动齿轮相啮合，弹簧上座和回位弹簧均套在转轴上，并且弹簧上座位于被动齿轮的下方且与转轴固定连接，回位弹簧位于弹簧上座的下方，回位弹簧的顶端固定在弹簧上座上，回位弹簧的底端固定在阀体上。本实用新型的EGR阀在运动时为旋转运动，在使用过程中只需克服摩擦力，其可以提供大流量，且使用寿命长。

Description

一种扭矩电机蝶片式EGR阀

技术领域

本实用新型涉及发动机废气再循环系统控制装置技术领域，具体来说是涉及一种引进汽车尾气参与再燃烧的一种扭矩电机蝶片式EGR阀。

背景技术

废气再循环系统（Exhaust Gas Recirculation）简称EGR，是将柴油机或汽油机产生的废气的一小部分再送回气缸。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程，也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢，这就是氮氧化合物会减少的主要原因。另外，提高废气再循环率会使总的废气流量（mass flow）减少，因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。

电动EGR可以将适量发动机燃烧废气重新引入进气管，与新鲜空气混合后进入发动机气缸进行二次燃烧，从而降低气缸内燃烧温度，以减少NOx生成及排放量，一般安装在排气歧管和进气歧管之间。

对于中重型柴油发动机，发动机排量介于6L-13L，在国五的排放要求之前，该排量段发动机很少用EGR阀，现在国六排放的到来，需要EGR阀进行引入废气进入发动机，参与再循环，否则无法满足排放要求。但是对于中重型柴油发动机，为了达到排放，其所选的EGR阀口径也要大，否则无法满足废气流量要求，但是根据压力特性，压强一定的情况下，截面积越大，阀片所受的压力越大，所以传统意思上的提升阀因为驱动力问题已经无法满足要求。再者中重型发动机对EGR阀的寿命要求也提出了较高的要求，之前使用的有刷电机因为换向和碳刷的问题，已经无法满足其寿命要求。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种扭矩电机蝶片式EGR阀，可以提供大流量，且使用寿命长。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种扭矩电机蝶片式EGR阀，包括阀体、转动设置在阀体中的转轴和固设在转轴上的阀片；所述阀体的顶部设置有齿轮室，齿轮室的顶部设置有扭矩电机，齿轮室中设有主动齿轮、被动齿轮、弹簧上座和回位弹簧，主动齿轮固定在扭矩电机的输出轴上，被动齿轮固定在转轴的顶端且与主动齿轮相啮合，弹簧上座和回位弹簧均套在转轴上，并且弹簧上座位于被动齿轮的下方且与转轴固定连接，回位弹簧位于弹簧上座的下方，回位弹簧的顶端固定在弹簧上座上，回位弹簧的底端固定在阀体上。

进一步的，所述阀体的上端和下端分别设有上端轴孔和下端轴孔，转轴的上端通过轴承设置在上端轴孔中，转轴的下端通过下轴套设置在下端轴孔中。

进一步的，所述下轴套的上部设置有异型挡圈，所述转轴的下端周向开设有圆形卡槽，挡圈的内圈卡在卡槽中。

进一步的，所述上端轴孔中且位于轴承的下方设置有油封，油封包括上密封唇口和下密封唇口，两个唇口中均内衬有金属骨架。

进一步的，所述阀体的底部设置有下端盖；所述下端盖过盈装配在下端轴孔中，并且下端盖与阀体之间还固设有多个铆接块；所述下端盖的材质与阀体的材质相同。

进一步的，所述阀体的阀壁中设置有冷却水道。

进一步的，所述阀片通过锁紧螺钉固定在转轴上，并且锁紧螺钉的螺钉头焊接在阀片上。

进一步的，所述轴承为滚针轴承，下轴套为石墨轴承。

进一步的，所述齿轮室的上部设置有齿轮室盖板，齿轮室盖板通过紧固螺钉覆盖在齿轮室上。

进一步的，所述主动齿轮的中心孔中设置有定位块，并且主动齿轮和被动齿轮上均设置有对接标记。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本实用新型的扭矩电机蝶片式EGR阀，主要应用于发动机排量介于6L-13L的中重型柴油发动机，其在运动时为旋转运动，在使用过程中只需克服摩擦力，其可以提供大流量，且使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的扭矩电机角度特性示意图；

图3是本实用新型的扭矩电机力矩特性示意图；

图4是本实用新型的正时齿轮结构示意图；

图5是图4的局部放大图；

图6是本实用新型阀全关时被动齿轮与阀体的相对位置示意图；

图7是本实用新型的油封结构具体说明图；

图中：1、扭矩电机，2、紧固螺钉，3、齿轮室盖板，4、阀体，5、锁紧螺母，6、被动齿轮，7、弹簧上座，8、回位弹簧，9、轴承，10、油封，11、转轴，12、阀片，13、下端盖，14、下轴套，15、锁紧螺钉，16、挡圈，17、定位块，18、主动齿轮，19、阀体档点位置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型公开了一种扭矩电机蝶片式EGR阀，包括阀体4、转动设置在阀体4中的转轴11和固设在转轴11上的阀片12；所述阀体4的顶部设置有齿轮室，齿轮室的顶部设置有扭矩电机1，齿轮室中设有主动齿轮18、被动齿轮6、弹簧上座7和回位弹簧8，主动齿轮18固定在扭矩电机1的输出轴上，被动齿轮6固定在转轴11的顶端且与主动齿轮18相啮合，弹簧上座7和回位弹簧8均套在转轴11上，并且弹簧上座7位于被动齿轮6的下方且与转轴11固定连接，回位弹簧8位于弹簧上座7的下方，回位弹簧8的顶端固定在弹簧上座7上，回位弹簧8的底端固定在阀体4上。

本实用新型采用扭矩电机1作为动力源，直接驱动主动齿轮18转动，主动齿轮18和被动齿轮6啮合，被动齿轮6装配在转轴11上，且阀片12也直接装配于转轴11上，从而实现扭矩电机1的扭力的传递。

本实用新型的阀体4的上端和下端分别设有上端轴孔和下端轴孔，转轴11的上端通过轴承9设置在上端轴孔中，转轴11的下端通过下轴套14设置在下端轴孔中。下轴套14的上部设置有异型挡圈16，下轴套14的下方设置有下端盖13，转轴11的下端插在挡圈16和下轴套14中，并且转轴11的下端周向开设有圆形卡槽，挡圈16的内圈卡在卡槽中。为了保证转轴11在轴向位置有限串动，又要考虑在高温情况下存在的热胀冷缩导致的转轴11的轴向卡死，在下端轴孔中设置了异型挡圈16，下轴套14位于挡圈16的下方，并且挡圈16卡在转轴11上的卡槽内；在装配时，下轴套14压死挡圈16。

本实用新型的阀体4的底部设置有下端盖13；下端盖13过盈装配在下端轴孔中，并且下端盖13与阀体4之间还固设有多个铆接块；本实用新型所涉及的轴向泄漏指的是轴承9处的泄露以及下轴套14处的泄露，轴承9处的泄露可利用油封10进行密封，下轴套14处的泄漏可利用下端盖13进行密封。下端盖13的材质与阀体4的材质相同或接近，同时为了防止下端盖13从下端轴孔中掉落，除了本身为过盈设计，还需要与阀体4进行铆接。

如图1所示，当转轴11往上串动的时候，因为阀体4与挡圈16接触，可有效防止转轴11向上串动，转轴11向下串动的时候，因为下轴套14过盈压入，且下端盖13压住下轴套14，这样可以保证转轴11的向下串动量。在EGR阀的结构设计中，零部件越少，可靠性越高，本实用新型将各零件尽量简化，而可靠性仍然可以得到很好的保证。

本实用新型的上端轴孔中且位于轴承9的下方设置有油封10，并且油封10套在转轴11上，油封10包括上密封唇口10-1和下密封唇口10-2，两个唇口中均内衬有金属骨架。目前发动机排量大，排气压力也大，为使得废气不串到齿轮室内部，在上端轴孔中设置有油封10，油封10均匀上下两道密封唇口，唇口衬有金属骨架，上密封唇口10-1的作用是密封气体，下密封唇口10-2的作用是用来密封可能串出的气体以及轴承9的润滑脂。

结合图7说明油封10的结构，油封10结构中的上唇口密封10-1，在受到发动机的排气压力后，会促使上唇口密封10-1的唇口紧紧贴紧转轴11，压力越大，贴的越紧，密封效果也就越好，而下唇口密封10-2中，即使有部分气体通过上唇口密封10-1，下唇口密封10-2会继续密封，而且下唇口密封10-2中，密封唇口也朝上设计，为了防止上端有气体或者油脂会通过该唇口密封。

本实用新型的阀体4的阀壁中设置有冷却水道，是为了适应EGR阀的热端安装，冷却水道用于冷却气体，保证油封10可以满足使用。

为了防止在高温情况下出现阀片12锁不死的情况，本实用新型的阀片12通过锁紧螺钉15固定在转轴11上，装配时将阀片12与转轴11进行焊接，同时将锁紧螺钉15的螺钉头也焊接在阀片12上。

因为轴承9位于水道之上，轴承9采用滚针轴承，而下轴套14要承受700℃左右的高温，考虑其特殊性，下轴套14可选择石墨轴承。

本实用新型的齿轮室的上部设置有齿轮室盖板3，齿轮室盖板3通过螺钉2覆盖在齿轮室上。

本实用新型的主动齿轮18的中心孔中设置有定位块17，并且主动齿轮18和被动齿轮6上均设置有对接标记。装配时，首先将挡圈16套在转轴11下端的卡槽中，然后将装有挡圈16的转轴11放入阀体4的下端轴孔中，再从下方向下端轴孔中压入下轴套14；转轴11的上端先装上油封10，然后再装上轴承9，接着将阀片12固定在转轴11上，用锁紧螺钉15锁死；将阀片12处于全关位置后，再转轴11的上端装入回位弹簧8、弹簧上座7及被动齿轮6，用锁紧螺母5锁紧，再将扭矩电机1按照图2调整至10°位置，装配上主动齿轮18，用定位块17锁死，再按照图4，将被动齿轮6的对接标记与主动齿轮18的对接标记进行对接，最后装上电机锁紧螺钉。

本实用新型的主动齿轮18和被动齿轮6用于传递扭矩，根据扭矩的特性，在装配的时候，将主动齿轮18装入扭矩电机1，同时装配完阀体后，将阀片12调节至全光位置，然后将扭矩电机1转动到10°的位置，将被动齿轮6的对接标记所对应的齿放入主动齿轮18的对接标记所对应的齿间，然后锁紧被动齿轮6与转轴11，此时对应的行程是70°，也就是对应的扭矩电机1的对应的80°位置。

图3为扭矩电机的力矩特性图，图中横坐标为角度，纵坐标为扭力值，6条曲线分别指的是不同电流下对应的力矩。从该特性上可以看出，电机在0°-10°和80°到90°之间，力矩上升或者下降很快，所以在使用时，尽量避免使用这个区间角度。参照图2来看，也就是图3表示的10°和80°，最好在70°之间进行使用。在理想状况下，EGR阀全关位置时，扭矩电机1对应10°，然后EGR阀全开位置时候，扭矩电机1对应80°。而扭矩电机1的10°位置，所对应的传感器信号值可以监控，也就是旋转到10°的时候可以监控出一个信号值，这个信号值是唯一的。再如图6中所示，此时阀片12处于全关位置，被动齿轮6与阀体4之间的夹角为70°，当被动齿轮6与阀体4接触的时候，EGR阀为全开位置，但是在实际装配过程中，并不可能用角度尺测量被动齿轮6与阀体4的夹角。所以在实际装配过程中，先将扭矩电机1的10°用万用表读出，然后装入主动齿轮18，然后固定主动齿轮18，接着如图4中，将主动齿轮18与被动齿轮6按照对接标记位置进行装配，也就是所说的正时齿轮。此时的效果是扭矩电机1的10°对应的就是阀片12全关的位置，然后70°的行程由被动齿轮6与阀体4的夹角所定。

Claims (10)

1.一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：包括阀体（4）、转动设置在阀体（4）中的转轴（11）和固设在转轴（11）上的阀片（12）；所述阀体（4）的顶部设置有齿轮室，齿轮室的顶部设置有扭矩电机（1），齿轮室中设有主动齿轮（18）、被动齿轮（6）、弹簧上座（7）和回位弹簧（8），主动齿轮（18）固定在扭矩电机（1）的输出轴上，被动齿轮（6）固定在转轴（11）的顶端且与主动齿轮（18）相啮合，弹簧上座（7）和回位弹簧（8）均套在转轴（11）上，并且弹簧上座（7）位于被动齿轮（6）的下方且与转轴（11）固定连接，回位弹簧（8）位于弹簧上座（7）的下方，回位弹簧（8）的顶端固定在弹簧上座（7）上，回位弹簧（8）的底端固定在阀体（4）上。

2.根据权利要求1所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述阀体（4）的上端和下端分别设有上端轴孔和下端轴孔，转轴（11）的上端通过轴承（9）设置在上端轴孔中，转轴（11）的下端通过下轴套（14）设置在下端轴孔中。

3.根据权利要求2所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述下轴套（14）的上部设置有异型挡圈（16），所述转轴（11）的下端周向开设有圆形卡槽，挡圈（16）的内圈卡在卡槽中。

4.根据权利要求2所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述上端轴孔中且位于轴承（9）的下方设置有油封（10），油封（10）包括上密封唇口（10-1）和下密封唇口（10-2），两个唇口中均内衬有金属骨架。

5.根据权利要求2所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述阀体（4）的底部设置有下端盖（13）；所述下端盖（13）过盈装配在下端轴孔中，并且下端盖（13）与阀体（4）之间还固设有多个铆接块；所述下端盖（13）的材质与阀体（4）的材质相同。

6.根据权利要求1所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述阀体（4）的阀壁中设置有冷却水道。

7.根据权利要求1所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述阀片（12）通过锁紧螺钉（15）固定在转轴（11）上，并且锁紧螺钉（15）的螺钉头焊接在阀片（12）上。

8.根据权利要求2所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述轴承（9）为滚针轴承，下轴套（14）为石墨轴承。

9.根据权利要求1所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述齿轮室的上部设置有齿轮室盖板（3），齿轮室盖板（3）通过紧固螺钉（2）覆盖在齿轮室上。

10.根据权利要求1所述的一种扭矩电机蝶片式EGR阀，其特征在于：所述主动齿轮（18）的中心孔中设置有定位块（17），并且主动齿轮（18）和被动齿轮（6）上均设置有对接标记。