專利名稱：一種旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(huán)閥的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種發(fā)動機廢氣再循環(huán)閥(EGR閥)，尤其涉及一種旋轉式比例 電磁鐵驅動的發(fā)動機電控EGR閥。采用旋轉式比例電磁鐵驅動，控制汽油機或柴油機廢氣 再循環(huán)量。
背景技術：
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。為了應對日益嚴格的汽車排放法規(guī)，世界各國對低排放發(fā)動機進行了大量的研 究。EGR技術在國外首先應用于汽油機，最初的是機械氣動膜片式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)電控技術了，與電控技術結合，最終出現(xiàn)了電控 氣動膜片式、電控步進電機式、電控直流電機式等。從70年代開始，國外就將研究目標轉向 柴油機EGR技術，但是EGR在柴油機上的應用不盡人意。其主要原因在于，柴油機排放中大 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。國內的一些高校和科研單位也已經對EGR進行了大量的研究，尤其是中國重汽自 主研發(fā)的EGR系統(tǒng)，打破了國外對EGR技術的壟斷。雖然國內出現(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2720134Y (名稱比例電磁鐵驅動的發(fā)動機電控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動換向機構，但是氣門只是上下的運動開 啟，并不旋轉，所以不能清除氣門與氣門座之間的積炭，導致氣門可能由于積炭的原因關閉 不嚴密。專利文獻1641204A(名稱廢氣再循環(huán)閥)該廢氣再循環(huán)閥設置了一個具有凸輪 曲線的凸輪部件，該凸輪部件將旋轉傳動裝置的旋轉運動傳遞到閥門部件上。不過該結構 較復雜，而且沒有隔熱的措施。
實用新型內容本實實用新型所要解決的技術問題是提供一種能清除氣門與氣門座之間的積炭， 使氣門關閉嚴密且結構簡單的旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(huán)閥。本實用新型解決現(xiàn)有技術問題所采用的技術方案是一種旋轉式比例電磁鐵驅動 的發(fā)動機廢氣再循環(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有線圈，在所述的定子鐵芯的周圍設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設有定子外殼，所述的定子外殼端部設有電磁鐵上蓋，在所述的定子底板 上設有穿過所述的定子鐵芯軸向中心的電磁鐵軸，所述的電磁鐵軸遠離所述的氣門的一端 設有轉子和轉角傳感器、回位扭簧，另一端設有撥叉，在所述的轉子面向所述的定子鐵芯一 側的端面上設有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)域對應的環(huán)形永久磁鐵，在所述的閥體上設有螺旋形導軌，所述的氣門連 接桿的端部固定設有與之垂直的橫軸，所述的橫軸的端部滑動插在所述的螺旋形導軌內， 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。采用上述技術方案的一種旋轉式比例電 磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(huán)閥，旋轉式 比例電磁鐵中的環(huán)形永久磁鐵粘在轉子上，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)域對應。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 圈產生的磁場相互作用，使得轉子旋轉。由于環(huán)形永久磁鐵的是N、S交替排列的，所以轉子 只能轉動一個扇形區(qū)域大小的角度。運動換向機構由撥叉、導軌、橫軸組成。撥叉裝在電磁鐵軸上，而電磁鐵軸又裝在 轉子上。所以轉子的轉動帶動撥叉的轉動。橫軸兩端裝上橫軸軸承，嵌在導軌內。橫軸與 氣門連接桿固定在一起。撥叉跨在橫軸上，所以撥叉的旋轉驅動嵌在導軌里的橫軸做螺旋 升降運動。比例電磁鐵的旋轉帶動旋轉撥叉的旋轉，同時旋轉撥叉驅動嵌在導軌里的橫軸 做螺旋升降運動，橫軸帶動氣門連接桿上下螺旋運動，也就是EGR閥的氣門做上下直線螺 旋運動，能清除氣門與氣門座圈之間的積炭，使氣門關閉嚴密，最終實現(xiàn)了運動換向功能。所采用的由撥叉、導軌、橫軸組成運動換向機構。該換向機構比蝸輪換向機構簡 單，同時旋轉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。同時氣門是旋轉式的開啟，比直線步進電機驅動的 EGR閥具有自動清除氣門與氣門座圈之間的積炭等優(yōu)點。采用的由定子鐵芯、定子磁軛、定 子底板、轉子、環(huán)形永久磁鐵組成的旋轉式比例電磁鐵。該電磁鐵具有結構簡單、控制精度 高等優(yōu)點。旋轉式比例電磁鐵驅動的EGR閥驅動源是旋轉式比例電磁鐵，旋轉式比例電磁鐵 能將輸入的電信號轉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。旋轉式比例電磁鐵的結構主要由電磁鐵轉子、環(huán)形永久磁鐵、線圈、鐵芯、電磁鐵 軸等組成。當線圈通電后產生磁場，在鐵芯對應端面的是環(huán)形永久電磁鐵。環(huán)形永久磁鐵 與線圈產生的磁場相互作用，使得轉子旋轉。由于環(huán)形永久磁鐵的是N、S交替排列的，所以 轉子只能轉動一個扇形區(qū)域大小的角度。本實用新型采用的是旋轉式比例電磁鐵控制的，EGR流量MAP圖通過具體發(fā)動機 試驗測的，然后將它轉換成控制比例電磁鐵的PWM，存入ECU中，同時在本實用新型中外加一個轉角傳感器，傳感器采用線性可編程的霍爾傳感器進行信號的反饋，能夠很好的實現(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，本實實用新型是一種能清除氣門與氣門座圈之間的積炭，使氣門關閉 嚴密且結構簡單的旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(huán)閥。
圖1為本實用新型的EGR閥的結構示意圖；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閥中螺旋形導軌的結構示意圖；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。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。圖1為本實用新型的旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機EGR閥結構示意圖，主要要 五大部分組成旋轉式比例電磁鐵、運動換向機構、回位扭簧、氣門組合件、轉角傳感器。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上設有線圈21，在定子鐵芯4的周圍設有具有 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外側設有定子外殼5，定子外殼5端部通過上蓋密封圈24設有電磁鐵上蓋1，在定子底 板8上通過軸套20設有穿過定子鐵芯4軸向中心的電磁鐵軸7，電磁鐵軸7與定子鐵芯4 上端之間設有推力軸承22，電磁鐵軸7遠離氣門14的一端設有轉子3和轉角傳感器27、回 位扭簧26，轉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另一端設有撥叉9，撥叉9采用耐高溫的塑料 材料制成，在轉子3面向定子鐵芯4 一側的端面上設有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)域對應的環(huán)形永久磁鐵23，在閥體15上設有 螺旋形導軌10，氣門連接桿11的端部固定設有與之垂直的橫軸18，橫軸18端部裝有橫軸 軸承17，橫軸軸承17滑動插在螺旋形導軌10內，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的下端面插進定子底板8中間的孔內。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的下端面插進定子底板8的旁邊的孔內。 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，當線圈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的導向下，轉子3向某一個方向轉動一個角度。運動換向機構由撥叉、導軌、橫軸組成。圖9、圖10、圖11是螺旋形導軌的示意圖， 螺旋形導軌10上有兩個螺旋形導軌。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在螺旋形導軌10內，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通過花鍵接在轉子3上。所以轉子3的轉動帶動撥叉9的轉動，撥叉9中間的叉襠跨在橫 軸18上，撥叉9的轉動驅動橫軸軸承17在螺旋形導軌10內做螺旋式升降運動，帶動氣門 旋轉式啟閉。
權利要求一種旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(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)上設有線圈(21)，在所述的定子鐵芯(4)的周圍設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)外側設有定子外殼(5)，所述的定子外殼(5)端部設有電磁鐵上蓋(1)，在所述的定子底板(8)上設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)遠離所述的氣門(14)的一端設有轉子(3)、轉角傳感器(27)和回位扭簧(26)，另一端設有撥叉(9)，在所述的轉子(3)面向所述的定子鐵芯(4)一側的端面上設有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)域對應的環(huán)形永久磁鐵(23)，在所述的閥體(15)上設有螺旋形導軌(10)，所述的氣門連接桿(11)的端部固定設有與之垂直的橫軸(18)，所述的橫軸(18)的端部滑動插在所述的螺旋形導軌(10)內，所述的撥叉(9)跨騎在所述的橫軸(18)上。
2.根據權利要求1所述的旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(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)與所述的螺旋形導軌 (10)滾動接觸。
3.根據權利要求1所述的旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(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。
專利摘要本實用新型公開了一種旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機廢氣再循環(huán)閥(EGR閥)，由五部分組成氣門組合件、旋轉式比例電磁鐵、運動換向機構、回位扭簧、轉角傳感器。該旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機EGR閥的特征在于運動換向機構和旋轉式比例電磁鐵。該EGR閥中采用旋轉撥叉、導軌和橫軸作為運動換向機構來使電磁鐵轉子的旋轉運動變?yōu)闅忾T的直線上下運動。比例電磁鐵的旋轉帶動旋轉撥叉的旋轉，同時旋轉撥叉驅動嵌在導軌里的橫軸做螺旋升降運動，橫軸帶動氣門連接桿上下螺旋運動，即氣門做上下直線螺旋運動，最終實現(xiàn)了運動換向功能。本實用新型是一種能清除氣門與氣門座圈之間的積炭，使氣門關閉嚴密且結構簡單的旋轉式比例電磁鐵驅動的發(fā)動機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