專利名稱：一種旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥(EGR閥)，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)式比例 電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)電控EGR閥。采用旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動，控制汽油機(jī)或柴油機(jī)廢氣 再循環(huán)量。
背景技術(shù)：
廢氣再循環(huán)(英文EGR，Exhaust Gas Recirculation的縮寫)，基本原理是將部 分廢氣引入燃燒室，降低燃燒溫度，以減少NOx的生成量。為了應(yīng)對日益嚴(yán)格的汽車排放法規(guī)，世界各國對低排放發(fā)動機(jī)進(jìn)行了大量的研 究。EGR技術(shù)在國外首先應(yīng)用于汽油機(jī)，最初的是機(jī)械氣動膜片式EGR閥，不帶冷卻循環(huán)的， 后來發(fā)展了帶冷卻循環(huán)的EGR，再后來出現(xiàn)電控技術(shù)了，與電控技術(shù)結(jié)合，最終出現(xiàn)了電控 氣動膜片式、電控步進(jìn)電機(jī)式、電控直流電機(jī)式等。從70年代開始，國外就將研究目標(biāo)轉(zhuǎn)向 柴油機(jī)EGR技術(shù)，但是EGR在柴油機(jī)上的應(yīng)用不盡人意。其主要原因在于，柴油機(jī)排放中大 量的微粒物和其他有害排放物直接引入氣缸會增加活塞環(huán)和缸套的磨損，還會稀釋潤滑油 并加速其變質(zhì)。國內(nèi)的一些高校和科研單位也已經(jīng)對EGR進(jìn)行了大量的研究，尤其是中國重汽自 主研發(fā)的EGR系統(tǒng)，打破了國外對EGR技術(shù)的壟斷。雖然國內(nèi)出現(xiàn)了 EGR閥，不過都是電控 氣動膜片式的EGR閥，這種EGR閥對EGR率的控制精度相對較低。專利文獻(xiàn)2720134Y (名稱比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)電控EGR閥)所采用的是吸 力式比例電磁鐵，通常漏磁通的變化率較大，所以實(shí)現(xiàn)線性比例的難度較大。在該專利中由 于是采用的吸力式電磁鐵，所以沒有必要采用運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)，但是氣門只是上下的運(yùn)動開 啟，并不旋轉(zhuǎn)，所以不能清除氣門與氣門座之間的積炭，導(dǎo)致氣門可能由于積炭的原因關(guān)閉 不嚴(yán)密。專利文獻(xiàn)1641204A(名稱廢氣再循環(huán)閥)該廢氣再循環(huán)閥設(shè)置了一個具有凸輪 曲線的凸輪部件，該凸輪部件將旋轉(zhuǎn)傳動裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳遞到閥門部件上。不過該結(jié)構(gòu) 較復(fù)雜，而且沒有隔熱的措施。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能清除氣門與氣門座之間的積炭， 使氣門關(guān)閉嚴(yán)密且結(jié)構(gòu)簡單的旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥。本實(shí)用新型解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動 的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥，包括閥體，安裝在閥體上的氣門和氣門連接桿，在所述的閥體上連 接有定子底板，定子鐵芯的一端設(shè)有兩個極性相同的扇形區(qū)域，另一端插在所述的定子底 板里，在所述的定子鐵芯上設(shè)有線圈，在所述的定子鐵芯的周圍設(shè)有具有兩個極性相同的 扇形區(qū)域的定子磁軛，所述的定子磁軛的另一端插在所述的定子底板里，所述的定子鐵芯 的兩個扇形區(qū)域和所述的定子磁軛的兩個扇形區(qū)域組成四個N、S極交替的扇形區(qū)域，所述的定子磁軛外側(cè)設(shè)有定子外殼，所述的定子外殼端部設(shè)有電磁鐵上蓋，在所述的定子底板 上設(shè)有穿過所述的定子鐵芯軸向中心的電磁鐵軸，所述的電磁鐵軸遠(yuǎn)離所述的氣門的一端 設(shè)有轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)角傳感器、回位扭簧，另一端設(shè)有撥叉，在所述的轉(zhuǎn)子面向所述的定子鐵芯一 側(cè)的端面上設(shè)有4個N、S極交替排列且與所述的定子鐵芯的兩個扇形區(qū)域和所述的定子磁 軛的兩個扇形區(qū)域?qū)?yīng)的環(huán)形永久磁鐵，在所述的閥體上設(shè)有螺旋形導(dǎo)軌，所述的氣門連 接桿的端部固定設(shè)有與之垂直的橫軸，所述的橫軸的端部滑動插在所述的螺旋形導(dǎo)軌內(nèi)， 所述的撥叉跨騎在所述的橫軸上。所述的橫軸端部裝有橫軸軸承，所述的橫軸軸承與所述的螺旋形導(dǎo)軌滾動接觸。所述的撥叉采用耐高溫的塑料材料制成。采用上述技術(shù)方案的一種旋轉(zhuǎn)式比例電 磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥，旋轉(zhuǎn)式 比例電磁鐵中的環(huán)形永久磁鐵粘在轉(zhuǎn)子上，永久磁鐵分成N、S交錯的四個扇形區(qū)域。定 子鐵芯的兩個扇形區(qū)域、定子磁軛的兩個扇形區(qū)域也組成四個N、S交替的扇形區(qū)域，與永 久磁鐵的四個扇形區(qū)域?qū)?yīng)。線圈通電后定子鐵芯上端的兩個扇形為S(或N)極，下端為 N(或S)極，下端的N(或S)極通過定子底板和兩片定子磁軛傳到定子磁軛的兩個扇形區(qū) 域，再到定子鐵芯的兩個扇形區(qū)域，形成閉合磁回路。由于定子鐵芯是固定不動的，可以看 成是定子。在定子鐵芯對應(yīng)端面的是環(huán)形永久電磁鐵的四個扇形區(qū)域。環(huán)形永久磁鐵與線 圈產(chǎn)生的磁場相互作用，使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于環(huán)形永久磁鐵的是N、S交替排列的，所以轉(zhuǎn)子 只能轉(zhuǎn)動一個扇形區(qū)域大小的角度。運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)由撥叉、導(dǎo)軌、橫軸組成。撥叉裝在電磁鐵軸上，而電磁鐵軸又裝在 轉(zhuǎn)子上。所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動帶動撥叉的轉(zhuǎn)動。橫軸兩端裝上橫軸軸承，嵌在導(dǎo)軌內(nèi)。橫軸與 氣門連接桿固定在一起。撥叉跨在橫軸上，所以撥叉的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動嵌在導(dǎo)軌里的橫軸做螺旋 升降運(yùn)動。比例電磁鐵的旋轉(zhuǎn)帶動旋轉(zhuǎn)撥叉的旋轉(zhuǎn)，同時旋轉(zhuǎn)撥叉驅(qū)動嵌在導(dǎo)軌里的橫軸 做螺旋升降運(yùn)動，橫軸帶動氣門連接桿上下螺旋運(yùn)動，也就是EGR閥的氣門做上下直線螺 旋運(yùn)動，能清除氣門與氣門座圈之間的積炭，使氣門關(guān)閉嚴(yán)密，最終實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動換向功能。所采用的由撥叉、導(dǎo)軌、橫軸組成運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)。該換向機(jī)構(gòu)比蝸輪換向機(jī)構(gòu)簡 單，同時旋轉(zhuǎn)撥叉采用耐高溫的塑料材料，由于塑料的傳熱率小，因此起到隔熱保護(hù)電磁鐵 的作用，不至于使電磁鐵的溫度過高。同時氣門是旋轉(zhuǎn)式的開啟，比直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的 EGR閥具有自動清除氣門與氣門座圈之間的積炭等優(yōu)點(diǎn)。采用的由定子鐵芯、定子磁軛、定 子底板、轉(zhuǎn)子、環(huán)形永久磁鐵組成的旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵。該電磁鐵具有結(jié)構(gòu)簡單、控制精度 高等優(yōu)點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的EGR閥驅(qū)動源是旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵，旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵 能將輸入的電信號轉(zhuǎn)成直線位移或者角度位移，而且是輸入的電信號和輸出的位移成比 例。旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵的結(jié)構(gòu)主要由電磁鐵轉(zhuǎn)子、環(huán)形永久磁鐵、線圈、鐵芯、電磁鐵 軸等組成。當(dāng)線圈通電后產(chǎn)生磁場，在鐵芯對應(yīng)端面的是環(huán)形永久電磁鐵。環(huán)形永久磁鐵 與線圈產(chǎn)生的磁場相互作用，使得轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。由于環(huán)形永久磁鐵的是N、S交替排列的，所以 轉(zhuǎn)子只能轉(zhuǎn)動一個扇形區(qū)域大小的角度。本實(shí)用新型采用的是旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵控制的，EGR流量MAP圖通過具體發(fā)動機(jī) 試驗(yàn)測的，然后將它轉(zhuǎn)換成控制比例電磁鐵的PWM，存入ECU中，同時在本實(shí)用新型中外加一個轉(zhuǎn)角傳感器，傳感器采用線性可編程的霍爾傳感器進(jìn)行信號的反饋，能夠很好的實(shí)現(xiàn) 對EGR率的閉環(huán)控制，提高了對EGR率控制的精確度。綜上所述，本實(shí)實(shí)用新型是一種能清除氣門與氣門座圈之間的積炭，使氣門關(guān)閉 嚴(yán)密且結(jié)構(gòu)簡單的旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥。

圖1為本實(shí)用新型的EGR閥的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為EGR閥中定子鐵芯的主視圖；圖3為EGR閥中定子鐵芯的俯視圖；圖4為EGR閥中定子磁軛的主視圖；圖5為EGR閥中定子磁軛的俯視圖；圖6為EGR閥中定子底板俯視圖；圖7為EGR閥中定子鐵芯和定子磁軛裝配的俯視圖；圖8為EGR閥中環(huán)形永久磁鐵俯視圖；圖9為EGR閥中螺旋形導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為沿圖9中A-A線剖視圖；圖11為EGR閥中螺旋形導(dǎo)軌的俯視圖；圖12為EGR閥中氣門組合件裝配示意圖；圖13為EGR閥中撥叉的主視圖；圖14是EGR閥中撥叉的左視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。圖1為本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)EGR閥結(jié)構(gòu)示意圖，主要要 五大部分組成旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵、運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)、回位扭簧、氣門組合件、轉(zhuǎn)角傳感器。在閥體15上安裝有氣門14、氣門座圈12、氣門連接桿11和閥體堵蓋13，在閥體 15上連接有定子底板8及其0型密封圈19，定子鐵芯4的一端設(shè)有兩個極性相同的扇形區(qū) 域，另一端插在定子底板8里，在定子鐵芯4上設(shè)有線圈21，在定子鐵芯4的周圍設(shè)有具有 兩個極性相同的扇形區(qū)域的定子磁軛6，定子磁軛6的另一端插在定子底板8里，定子鐵芯 4的兩個扇形區(qū)域和定子磁軛6的兩個扇形區(qū)域組成四個N、S極交替的扇形區(qū)域，定子磁 軛6外側(cè)設(shè)有定子外殼5，定子外殼5端部通過上蓋密封圈24設(shè)有電磁鐵上蓋1，在定子底 板8上通過軸套20設(shè)有穿過定子鐵芯4軸向中心的電磁鐵軸7，電磁鐵軸7與定子鐵芯4 上端之間設(shè)有推力軸承22，電磁鐵軸7遠(yuǎn)離氣門14的一端設(shè)有轉(zhuǎn)子3和轉(zhuǎn)角傳感器27、回 位扭簧26，轉(zhuǎn)角傳感器由傳感器磁鐵座2和傳感器磁鐵25組成，回位扭簧26安裝在電磁 鐵上蓋1和傳感器磁鐵座2之間，電磁鐵軸7另一端設(shè)有撥叉9，撥叉9采用耐高溫的塑料 材料制成，在轉(zhuǎn)子3面向定子鐵芯4 一側(cè)的端面上設(shè)有4個N、S極交替排列且與定子鐵芯 4的兩個扇形區(qū)域和定子磁軛6的兩個扇形區(qū)域?qū)?yīng)的環(huán)形永久磁鐵23，在閥體15上設(shè)有 螺旋形導(dǎo)軌10，氣門連接桿11的端部固定設(shè)有與之垂直的橫軸18，橫軸18端部裝有橫軸 軸承17，橫軸軸承17滑動插在螺旋形導(dǎo)軌10內(nèi)，撥叉9跨騎在橫軸18上。[0035]圖2和圖3是EGR閥定子鐵芯的示意圖，定子鐵芯4的上端面是兩個扇形的面。 定子鐵芯4的下端面插進(jìn)定子底板8中間的孔內(nèi)。圖4和圖5是EGR閥定子磁軛6的示意 圖，定子磁軛6的上端面是個扇形面，定子磁軛6的下端面插進(jìn)定子底板8的旁邊的孔內(nèi)。 圖6是定子底板的示意圖，定子底板8中間有一個大的孔，旁邊兩個孔，分別是裝定子鐵芯 4和兩個定子磁軛6的。圖7是定子鐵芯和定子磁軛裝進(jìn)定子底板的裝配俯視圖，中間的是定子鐵芯4的兩個扇形，兩邊的是兩個定子磁軛6的扇形。定子鐵芯4的兩個扇形極性相同，兩個定子磁 軛6的極性也相同。圖8是環(huán)形永久磁鐵示意圖，環(huán)形永久磁鐵23是四塊扇形磁鐵，與定 子鐵芯4的兩個扇形和兩個定子磁軛6的扇形相對應(yīng)，當(dāng)線圈21中通電后定子鐵芯4的兩 個扇形為S極(或N極)兩個定子磁軛6的扇形為N極(或S極)，所以與環(huán)形永久磁鐵 23極性相同，受排斥力，在推力軸承22的導(dǎo)向下，轉(zhuǎn)子3向某一個方向轉(zhuǎn)動一個角度。運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)由撥叉、導(dǎo)軌、橫軸組成。圖9、圖10、圖11是螺旋形導(dǎo)軌的示意圖， 螺旋形導(dǎo)軌10上有兩個螺旋形導(dǎo)軌。圖12是氣門組合件，由橫軸18、橫軸軸承17、氣門連 接桿11組成。橫軸18和氣門連接桿11接到一起，橫軸軸承17在螺旋形導(dǎo)軌10內(nèi)，沿著 軌道做螺旋式升降。圖13和圖14是撥叉的示意圖，撥叉9鉚接在電磁鐵軸7上，電磁鐵軸 7通過花鍵接在轉(zhuǎn)子3上。所以轉(zhuǎn)子3的轉(zhuǎn)動帶動撥叉9的轉(zhuǎn)動，撥叉9中間的叉襠跨在橫 軸18上，撥叉9的轉(zhuǎn)動驅(qū)動橫軸軸承17在螺旋形導(dǎo)軌10內(nèi)做螺旋式升降運(yùn)動，帶動氣門 旋轉(zhuǎn)式啟閉。
權(quán)利要求一種旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥，包括閥體(15)，安裝在閥體(15)上的氣門(14)和氣門連接桿(11)，其特征在于在所述的閥體(15)上連接有定子底板(8)，定子鐵芯(4)的一端設(shè)有兩個極性相同的扇形區(qū)域，另一端插在所述的定子底板(8)里，在所述的定子鐵芯(4)上設(shè)有線圈(21)，在所述的定子鐵芯(4)的周圍設(shè)有具有兩個極性相同的扇形區(qū)域的定子磁軛(6)，所述的定子磁軛(6)的另一端插在所述的定子底板(8)里，所述的定子鐵芯(4)的兩個扇形區(qū)域和所述的定子磁軛(6)的兩個扇形區(qū)域組成四個N、S極交替的扇形區(qū)域，所述的定子磁軛(6)外側(cè)設(shè)有定子外殼(5)，所述的定子外殼(5)端部設(shè)有電磁鐵上蓋(1)，在所述的定子底板(8)上設(shè)有穿過所述的定子鐵芯(4)軸向中心的電磁鐵軸(7)，所述的電磁鐵軸(7)遠(yuǎn)離所述的氣門(14)的一端設(shè)有轉(zhuǎn)子(3)、轉(zhuǎn)角傳感器(27)和回位扭簧(26)，另一端設(shè)有撥叉(9)，在所述的轉(zhuǎn)子(3)面向所述的定子鐵芯(4)一側(cè)的端面上設(shè)有4個N、S極交替排列且與所述的定子鐵芯(4)的兩個扇形區(qū)域和所述的定子磁軛(6)的兩個扇形區(qū)域?qū)?yīng)的環(huán)形永久磁鐵(23)，在所述的閥體(15)上設(shè)有螺旋形導(dǎo)軌(10)，所述的氣門連接桿(11)的端部固定設(shè)有與之垂直的橫軸(18)，所述的橫軸(18)的端部滑動插在所述的螺旋形導(dǎo)軌(10)內(nèi)，所述的撥叉(9)跨騎在所述的橫軸(18)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥，其特征在 于所述的橫軸(18)端部裝有橫軸軸承(17)，所述的橫軸軸承(17)與所述的螺旋形導(dǎo)軌 (10)滾動接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥，其特征在 于所述的撥叉(9)采用耐高溫的塑料材料制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)廢氣再循環(huán)閥(EGR閥)，由五部分組成氣門組合件、旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵、運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)、回位扭簧、轉(zhuǎn)角傳感器。該旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)EGR閥的特征在于運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵。該EGR閥中采用旋轉(zhuǎn)撥叉、導(dǎo)軌和橫軸作為運(yùn)動換向機(jī)構(gòu)來使電磁鐵轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)闅忾T的直線上下運(yùn)動。比例電磁鐵的旋轉(zhuǎn)帶動旋轉(zhuǎn)撥叉的旋轉(zhuǎn)，同時旋轉(zhuǎn)撥叉驅(qū)動嵌在導(dǎo)軌里的橫軸做螺旋升降運(yùn)動，橫軸帶動氣門連接桿上下螺旋運(yùn)動，即氣門做上下直線螺旋運(yùn)動，最終實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動換向功能。本實(shí)用新型是一種能清除氣門與氣門座圈之間的積炭，使氣門關(guān)閉嚴(yán)密且結(jié)構(gòu)簡單的旋轉(zhuǎn)式比例電磁鐵驅(qū)動的發(fā)動機(jī)EGR閥。
文檔編號F02D43/00GK201554561SQ200920313408
公開日2010年8月18日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者吳克剛, 譚政文, 韓志玉 申請人:湖南奔騰動力科技有限公司