CN220415533U - 一种新型进气混合阀 - Google Patents

Abstract

一种新型进气混合阀，包括阀体、阀轴、阀片、马达、齿轮传动结构、位置传感器。阀体包括安装腔和与安装腔连通的吼口。阀轴沿吼口径向方向可旋转地固定在吼口内。并且，阀片在中轴上设置有阀片通孔，阀轴穿过阀片通孔，以使阀片通过该阀片通孔可旋转地固定在阀轴上，以及阀片可旋转地覆盖在吼口上：当阀轴旋转时带动阀片旋转，进而控制吼口的开合。安装腔内设置有用以定位阀轴的旋转定位结构，且阀轴可旋转的固定在旋转定位结构上。所述阀片相对于所述吼口的默认位置为常开。本实用新型能够将默认位置的常闭阀调整为常开阀，且无需进行焊接即可实现零件装配，进而节省成本，降低生产难度，缩短生产线的冗余工序，及加快生产节拍。

Description

一种新型进气混合阀

技术领域

本实用新型涉及气体流量控制阀，尤其涉及进气混合阀。

背景技术

在内燃机中通常设置有节气门阀体总成，其布置于进气歧管的上游并与进气管道相连，用于控制供给进气歧管的空气流量，它直接控制进入发动机气缸的空气流量，进而控制着发动机的转速和输出功率。节气门阀体总成是现代发动机管理系统中进气控制管理系统的主要部件之一。

目前市场上对节气门阀体总成的生产线的要求较高，需要增加焊接和固定工位来实现既定功能，成本投资高，工艺不稳定，生产节拍慢。

为此，亟需一种流量控制阀来解决上述问题，能够通过简化阀结构进而缩短生产线上的冗余工序，且加快生产节拍。

实用新型内容

本实用新型之目的在于提供一种新型进气混合阀，能够将默认位置的常闭阀调整为常开阀，且无需进行焊接即可实现零件装配，进而节省成本，降低生产难度，缩短生产线的冗余工序，及加快生产节拍。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种新型进气混合阀，包括阀体、阀轴、阀片、马达、齿轮传动结构、位置传感器。阀体包括安装腔和与安装腔连通的吼口。阀轴沿吼口径向方向可旋转地固定在吼口内。并且，阀片在中轴上设置有阀片通孔，阀轴穿过阀片通孔，以使阀片通过该阀片通孔可旋转地固定在阀轴上，以及阀片可旋转地覆盖在吼口上：当阀轴旋转时带动阀片旋转，进而控制吼口的开合。安装腔内设置有用以定位阀轴的旋转定位结构，且阀轴可旋转的固定在旋转定位结构上。位置传感器和齿轮传动结构设置在安装腔内。马达固定在安装腔内，且马达通过齿轮传动结构将旋转力传输给阀轴，从而带动阀轴的旋转。

作为优选方式，旋转定位结构包括顶部旋转定位结构和底部旋转定位结构，其中，顶部旋转定位结构包括顶安装孔和顶轴承。底部旋转定位结构包括底安装孔和底轴承。顶安装孔和底安装孔分别设置于阀体喉口的顶部任一吼口中轴的两端，且顶轴承设置于顶安装孔内，底轴承设置于底安装孔内。阀轴的顶端和尾端分别由顶轴承和底轴承负责支撑。

作为优选方式，顶轴承为滚针轴承，且底轴承为滑动轴承。

作为优选方式，齿轮传动结构包括电机齿轮、中间齿轮轴、中间齿轮和扇形齿轮。马达齿轮固定在马达的输出轴上。中间齿轮轴安装在阀体与位置传感器之间，用于装配中间齿轮。中间齿轮可旋转地固定在中间齿轮轴上，且中间齿轮与马达齿轮相互啮合。扇形齿轮固定在阀轴的顶部，且扇形齿轮与中间齿轮相互啮合。并且，所述阀轴还连接有磁性结构，所述扇形齿轮的顶部设置有与所述位置传感器配合的所述磁性结构，该磁性结构以电信号的方式向发动机电子控制单元实时反馈所述扇形齿轮的角度位置；该扇形齿轮的角度位置为节气门阀片的角度。

作为优选方式，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括环槽和卡圈。环绕所述阀轴的尾端设置有所述环槽。并且，所述卡圈设置于所述环槽内，且该卡圈用以控制阀轴的轴向运动间隙。

作为优选方式，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括复位扭簧，其中，复位扭簧的一端固定在阀体上，另一端固定在扇形齿轮上，用以控制阀片的复位。

作为优选方式，所述阀轴、扇形齿轮和磁性结构采用注塑连接形成轴总成，从而通过所述阀轴与所述扇形齿轮形成的相对位置角度，使所述阀片相对于所述吼口的默认位置为常开。

作为优选方式，阀片通过阀片螺钉固定安装在阀轴上。

作为优选方式，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括卡子，位置传感器通过卡子固定在安装腔内。

作为优选方式，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括密封圈，安装腔和位置传感器间设置有密封圈以形成密封齿轮室空间。

与现有技术相比，本实用新型的目的在于提供一种新型进气混合阀，能够将默认位置的常闭阀调整为常开阀，且无需进行焊接即可实现零件装配，进而节省成本，降低生产难度，缩短生产线的冗余工序，及加快生产节拍。

附图说明

图1为混合阀的原理图。

图2本实用新型的正剖面示意图。

图3为本实用新型的正面示意图。

图4为本实用新型的密封齿轮室空间的第一示意图。

图5为本实用新型的密封齿轮室空间的第二示意图。

图6为本实用新型的密封齿轮室空间的第三示意图。

图7为本实用新型的密封齿轮室空间的第四示意图。

图8为本实用新型的阀轴与扇形齿轮的第一安装侧视图。

图9为本实用新型的阀轴与扇形齿轮的第二安装侧视图。

图10为本实用新型的阀轴与扇形齿轮的第一安装俯视图。

图11为本实用新型的阀轴与扇形齿轮的第二安装俯视图。

图12为本实用新型的混合进气阀默认位置第一示意图。

图13为本实用新型的混合进气阀默认位置第二示意图。

图14为本实用新型的混合进气阀最小机械位置第一示意图。

图15为本实用新型的混合进气阀最小机械位置第二示意图。

图16为本实用新型的混合进气阀最大机械位置第一示意图。

图17为本实用新型的混合进气阀最大机械位置第二示意图。

图18为本实用新型的混合进气阀的阀片常闭位置示意图。

图19为本实用新型的混合进气阀的阀片常开位置示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本实用新型的新型进气混合阀的实施方式。

在此记载的实施方式为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施方式外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施方式的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。

图1示出了典型混合阀的布置情况，如图1所示，涉及气体流量控制阀类产品，目前典型应用于带涡轮增压器的发动机废气再循环系统(EGR)，EGR系统的主要作用为，将发动机排出的部分废气回送到进气歧管，并与新鲜混合气一起再次进入气缸。由于废气中含有大量的CO2等多原子气体，而CO2等气体不能燃烧却由于其比热容高而吸收大量的热，使气缸中混合气的最高燃烧温度降低，从而减少了NOx的生成量。该进气混合阀是废气再循环系统的一部分，主要功能是为了提高管路内气体压差，满足全工况内气体流量的要求，提高废气再循环效率(EGR率)。

采用容积流量法EGR率可用以下公式定义为：

式中：V1是进气行程中EGR废气的体积，V2是进气行程中新鲜空气的体积。

流经混合阀的是新鲜空气，流经EGR阀的是循环再利用废气。由公式可知，通过改变混合阀端新鲜空气进气量的大小，可改变EGR率，从而解决实际管路中个别工况点压差低问题，能够实现废气再循环系统在全工况内满足流量要求。

在带有涡轮增压器的发动机废气再循环系统中，提高管路内气体压差，满足全工况内气体流量的要求，提高废气再循环率(EGR率)，达到节油减排的目的。

本实用新型利用现有节气门类产品的结构特点，尽可能减少零件制造和总成装配工艺的变化，依据部件应用环境的需求，将节气门类产品常闭阀形式改善为常开阀，通过阀总成的不同关闭程度，以达到可调节管路中压力的目的。

已有技术多采用扇形齿轮与阀轴生产线上焊接工艺，可根据产品需要，调节扇形齿轮与阀轴的相对位置角度为需要角度后，对两者进行焊接固定，从而实现阀总成常闭或常开的默认位置设置。

已有技术对于生产线要求较高，需要增加焊接和固定工位来实现既定功能，投资高，工艺不稳定，节拍慢。新技术不需要进行焊接，可通过改变零件的装配位置关系，即可实现由默认位置的常闭阀调整为常开阀的结构。

实施例一

图2示出了本实用新型的混合阀的整体结构，如图2所示，本实用新型提供了一种新型进气混合阀，包括阀体1、阀轴3、阀片2、马达11、齿轮传动结构、位置传感器8。阀体1包括安装腔和与安装腔连通的吼口。阀轴3沿吼口径向方向可旋转地固定在吼口内。并且，阀片2在中轴上设置有阀片通孔，阀轴3穿过阀片通孔，以使阀片2通过该阀片通孔可旋转地固定在阀轴3上，以及阀片2可旋转地覆盖在吼口上：阀轴3旋转时带动阀片2旋转，进而控制吼口的开合。安装腔内设置有用以定位阀轴3的旋转定位结构，且阀轴3可旋转的固定在旋转定位结构上。位置传感器8和齿轮传动结构设置在安装腔内。马达11固定在安装腔内，且马达11通过齿轮传动结构将旋转力传输给阀轴3，从而带动阀轴3的旋转。

本实施例进一步优选地，旋转定位结构包括顶部旋转定位结构和底部旋转定位结构，其中，顶部旋转定位结构包括顶安装孔和顶轴承13。底部旋转定位结构包括底安装孔和底轴承14。顶安装孔和底安装孔分别设置于阀体1喉口12的顶部任一吼口中轴的两端，且顶轴承13设置于顶安装孔内，底轴承14设置于底安装孔内。阀轴3的顶端和尾端分别由顶轴承13和底轴承14负责支撑。

本实施例进一步优选地，顶轴承13为滚针轴承，且底轴承14为滑动轴承。

本实施例进一步优选地，齿轮传动结构包括电机齿轮、中间齿轮轴17、中间齿轮9和扇形齿轮7。马达齿轮10固定在马达11的输出轴上。中间齿轮轴17安装在阀体1与位置传感器8之间，用于装配中间齿轮9。中间齿轮9可旋转地固定在中间齿轮轴17上，且中间齿轮9与马达齿轮10相互啮合。扇形齿轮7固定在阀轴3的顶部，且扇形齿轮7与中间齿轮9相互啮合。

本实施例进一步优选地，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括环槽和卡圈4。环绕所述阀轴3的尾端设置有所述环槽。并且，所述卡圈4设置于所述环槽内，且该卡圈4用以控制阀轴3的轴向运动间隙。

本实施例进一步优选地，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括复位扭簧6，其中，复位扭簧6的一端固定在阀体1上，另一端固定在扇形齿轮7上，用以控制阀片2的复位。

本实施例进一步优选地，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括磁性结构7A。扇形齿轮7的顶部设置有与位置传感器8配合的磁性结构7A，该磁性结构7A以电信号的方式向发动机电子控制单元实时反馈扇形齿轮7的角度位置。该扇形齿轮7的角度位置为节气门阀片2的角度。

本实施例进一步优选地，阀片2通过阀片螺钉5固定安装在阀轴3上。

本实施例进一步优选地，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括卡子15。位置传感器8通过卡子15固定在安装腔内。

本实施例进一步优选地，本实用新型的一种新型进气混合阀还包括密封圈18，安装腔和位置传感器8间设置有密封圈18以形成密封齿轮室空间。

具体而言，本实用新型的一种新型的混合阀，包括阀体1、阀轴3、阀片2和位置传感器8，阀轴3可旋转地安装在阀体1内，阀片2通过阀片螺钉5固定安装在阀轴3上，位置传感器8通过卡子15固定在阀体1上，阀体1和位置传感器8间通常设置有密封圈18形成密封齿轮室空间。

本实用新型的一种新型的混合阀还包括马达11、电机齿轮、中间齿轮9、扇形齿轮7和复位扭簧6。马达11安装在阀体1的一侧，可通过铆接或螺钉连接到阀体1上。马达11的供电来自位置传感器插头。

安装腔分为主腔体和侧腔体，侧腔体顶部设置有波形垫圈16。安装腔的主腔体顶部侧壁上设置有吼口。安装腔的主腔体顶部设置有顶安装孔，安装腔的主腔体的底部设置有底安装孔。阀轴3在阀体1喉口12的两端的顶安装孔和底安装孔内分别设置有顶轴承和底轴承负责支撑阀轴3的顶端和尾端。靠近顶安装孔及齿轮侧的轴承为滚针轴承，靠近底安装孔的轴承为滑动轴承。

马达齿轮10安装在马达11的输出轴上。中间齿轮轴17安装在阀体1与位置传感器8之间，用于装配中间齿轮9。中间齿轮9可在中间齿轮轴17上旋转，且中间齿轮9与马达齿轮10相互啮合。扇形齿轮7固定在阀轴3的顶部，且扇形齿轮7与中间齿轮9相互啮合。复位扭簧6套装在阀轴3上，且复位扭簧6的一端固定在阀体1上，另一端固定在扇形齿轮7上。阀轴3的尾端的环槽内，设置有限制阀轴3阀轴向定位结构及轴向运动间隙的卡圈4，卡圈4固定在阀体1的环槽内。

本实用新型的一种新型混合阀的工作过程如下：

通过马达齿轮10带动中间齿轮9转动，进而驱动扇形齿轮7及与扇形齿轮7连接在一起阀轴3，最终使连接在阀轴3上的阀片2发生转动，进而改变阀片2在混合阀的喉口12中的角度，及调节喉口12的流通截面积。这样能够对管路提供一定的进气量或对管路形成一定的压力，从而调节不同的EGR率。

在扇形齿轮7的顶部设置有磁性结构7A，该磁性结构7A与位置传感器8相配合，以电信号的方式，可向发动机电子控制单元实时反馈扇形齿轮7的角度位置，即阀片2的角度情况，从而实现对混合阀的闭环控制。

图18示出了本实用新型的混合进气阀的阀片2最小机械位置，其中，阀片2与法兰面夹角约≤15°。

图19示出了本实用新型的混合进气阀的阀片2默认位置，其中，阀片2与法兰面夹角呈现约90°。

图3示出了本实用新型的新型进气混合阀。图4-图7示出了本实用新型的密封齿轮室空间。

如图3-7所示，移动弹簧定位销1B在阀体11内部的位置或与法兰面1A存在相应夹角，从而使阀总成由常闭改为常开结构。

节气门的使用工况多在阀板闭合区域或阀板小开度区域内，故节气门通常设置有怠速螺钉19，用于精确调整最小机械位置；根据混合阀的使用特性，多数工况在全开或微闭状态，基本不会运行到全关状态，且对关闭位置要求不高，故怠速螺钉19可省略，采用阀体1上的筋板1C代替，即可实现最小机械位置限位。

图12-图17示出了本实用新型的混合进气阀工作位置，如图12-图17所示，混合阀通常会有三个典型工作位置，默认位置、最小机械位置和最大机械位置，工作过程中阀片2和轴会在最小机械位置和最大机械位置之间旋转，进而实现混合阀产品的全功能。默认位置为最小机械位置和最大机械位置角度之间的一个典型位置，即在马达11不通电的情况下，节气门阀片2和轴在弹簧的复位力的作用下，会恢复到的力的平衡位置。

默认位置：假设阀片2角度为90°。阀片2角度为阀片2与法兰平面的夹角。即当阀片2垂直于喉口12位置时，及阀片2角度为90°时，通过混合阀喉口12位置的气体流量为最大，且管路形成的压力差越小。

最小机械位置：为阀片2和轴从默认位置逆时针旋转75°到最小极限机械位置，阀片2角度为15°。阀片2角度为阀片2与法兰平面的夹角。此时，通过节气门喉口12位置的气体流量为最小。当阀片2与喉口12关闭角度越小时，通过混合阀喉口12位置的气体流量最小，且对管路形成的压力差越大。

最大机械位置：为阀片2和轴从默认位置顺时针旋转4°所到的最大极限机械位置，阀片2角度为94°。阀片2角度为阀片2与法兰平面的夹角。最大机械位置并不是最大流量位置，最大流量位置是阀片2角度为90°的位置。

默认位置可以是常开位置，也可以是常闭位置，常闭位置接近最小机械位置，但并未到达最小机械位置；而常开位置接近最大机械位置，但并未到达最大机械位置。本实用新型为进气混合阀，通过设计特定的结构实现了使默认位置为常开位置。

实施例二

图8-图11示出了本实用新型的阀轴3与扇形齿轮的安装情况，如图8-图11所示，与第一实施方式相比，第二实施方式的区别是，除对阀体1结构本身改变来实现常开混合阀的设置外，通过阀轴3与扇形齿轮在注塑过程中的相对位置角度，在注塑定位工装其他零件不改变设计的情况下，改变阀片2与法兰位置的相对角度关系，进而实现默认位置为常开状态，且阀体1内部结构可保持不变。图8-图9示出了常闭阀阀轴3与扇形齿轮的夹角状态。图10-图11示出了改变阀轴3与扇形齿轮的注塑角度后，阀片2变为常开阀状态。这样扇形齿轮、齿轮轴、磁性结构7A均采用注塑工艺实现连接定位，无需进行焊接工艺，结构简单，成本低，生产线上装配效率高，生产节拍快。

与现有技术相比，本实用新型的目的在于提供一种新型进气混合阀，能够将默认位置的常闭阀调整为常开阀，且无需进行焊接即可实现零件装配，进而节省成本，降低生产难度，缩短生产线的冗余工序，及加快生产节拍。

本实用新型较现有技术的优势如下：

1、在不增加额外焊接等工艺或工序的前提下，利用现有生产工艺，通过本实用新型的结构设计来实现常开状态混合阀的产品功能。

2、在节气门常闭阀基础上通过结构优化，实现新功能新应用产品混合阀常开阀的设计。

3、轴总成一体设计，扇形齿轮、齿轮轴、磁性结构7A均采用注塑工艺实现连接定位，无需进行焊接工艺。

以上对本实用新型的新型进气混合阀的实施方式进行了说明，其目的在于解释本实用新型之精神。请注意，本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神的情况下对上述各实施方式的特征进行修改和组合，因此，本实用新型并不限于上述各实施方式。对于新型进气混合阀的具体特征如形状、尺寸和位置可以上述披露的特征的作用进行具体设计，这些设计均是本领域技术人员能够实现的。而且，上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据实用新型之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本实用新型之目的为准。

Claims (10)

1.一种新型进气混合阀，其特征在于，包括阀体、阀轴、阀片、马达、齿轮传动结构、位置传感器；其中，

所述阀体包括安装腔和与所述安装腔连通的吼口；其中，

所述阀轴沿吼口径向方向可旋转地固定在所述吼口内；并且，所述阀片在中轴上设置有阀片通孔，所述阀轴穿过所述阀片通孔，以使所述阀片通过该阀片通孔可旋转地固定在所述阀轴上，以及所述阀片可旋转地覆盖在所述吼口上：当所述阀轴旋转时带动所述阀片旋转，进而控制所述吼口的开合；

所述安装腔内设置有用以定位所述阀轴的旋转定位结构，且所述阀轴可旋转的固定在所述旋转定位结构上；

所述位置传感器和齿轮传动结构设置在所述安装腔内；

所述马达固定在所述安装腔内，且所述马达通过所述齿轮传动结构将旋转力传输给所述阀轴，从而带动所述阀轴的旋转；

所述阀片相对于所述吼口的默认位置为常开。

2.根据权利要求1所述的新型进气混合阀，其特征在于，所述旋转定位结构包括顶部旋转定位结构和底部旋转定位结构，其中，

所述顶部旋转定位结构包括顶安装孔和顶轴承；

所述底部旋转定位结构包括底安装孔和底轴承；

所述顶安装孔和所述底安装孔分别设置于阀体喉口的顶部任一吼口中轴的两端，且所述顶轴承设置于所述顶安装孔内，所述底轴承设置于所述底安装孔内；

所述阀轴的顶端和尾端分别由所述顶轴承和底轴承负责支撑。

3.根据权利要求2所述的新型进气混合阀，其特征在于，

所述顶轴承为滚针轴承，且所述底轴承为滑动轴承。

4.根据权利要求2所述的新型进气混合阀，其特征在于，所述齿轮传动结构包括电机齿轮、中间齿轮轴、中间齿轮和扇形齿轮；

所述马达齿轮固定在所述马达的输出轴上；

所述中间齿轮轴安装在所述阀体与位置传感器之间，用于装配所述中间齿轮；

所述中间齿轮可旋转地固定在所述中间齿轮轴上，且所述中间齿轮与马达齿轮相互啮合；

所述扇形齿轮固定在所述阀轴的顶部，且所述扇形齿轮与中间齿轮相互啮合；并且

所述阀轴还连接有磁性结构，所述扇形齿轮的顶部设置有与所述位置传感器配合的所述磁性结构，该磁性结构以电信号的方式向发动机电子控制单元实时反馈所述扇形齿轮的角度位置；该扇形齿轮的角度位置为节气门阀片的角度。

5.根据权利要求4所述的新型进气混合阀，其特征在于，还包括环槽和卡圈；环绕所述阀轴的尾端设置有所述环槽；并且，所述卡圈设置于所述环槽内，且该卡圈用以控制阀轴的轴向运动间隙。

6.根据权利要求5所述的新型进气混合阀，其特征在于，还包括复位扭簧，其中，

所述复位扭簧的一端固定在所述阀体上，另一端固定在所述扇形齿轮上，用以控制所述阀片的复位。

7.根据权利要求4所述的新型进气混合阀，其特征在于，

所述阀轴、扇形齿轮和磁性结构采用注塑连接形成轴总成，从而通过所述阀轴与所述扇形齿轮形成的相对位置角度，使所述阀片相对于所述吼口的默认位置为常开。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的新型进气混合阀，其特征在于，所述阀片通过所述阀片螺钉固定安装在所述阀轴上。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的新型进气混合阀，其特征在于，还包括卡子；其中，

所述位置传感器通过所述卡子固定在所述安装腔内。

10.根据权利要求9中所述的新型进气混合阀，其特征在于，还包括密封圈，所述安装腔和位置传感器间设置所述密封圈以形成密封齿轮室空间。