专利名称：非电控柴油发动机废气再循环装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种柴油发动机尾气排放的控制系统，特别是关于一种非电控柴油发动机废气再循环(EGR)装置。
背景技术：
汽车因具有机动灵活、使用方便、高效快捷等特点，可给人们的工作出行、货物运输等带来极大的方便，所以它的发展极为迅速，应用也越来越普及。随着汽车技术、特别是柴油发动机技术的进步，以柴油为能源的汽车近年来得到了迅速地发展。作为汽车家族中重要成员的柴油发动机汽车，由于它具有燃油消耗低、扭矩特性好、经济成本低、安全可靠等一系列优点，受到越来越多司机的青睐。也正是因为如此，世界上各发达国家已不只是把它用在重型汽车上，而且已转向、并广泛应用在轻型汽车(包括小轿车)上。有关统计资料显示欧洲的柴油机轿车份额已从1990年的15％达到目前的40％。然而，以普通柴油发动机为动力的汽车，其排放的尾气中所含有害物质对环境造成的污染是一个不容忽视的问题。这些有害物质包括1、颗粒物(含可见和不可见颗粒物)；2、一氧化碳CO；3、碳氢化合物HC；4、氮氧化物(NOx)等，它们进入大气以后，可对我们人类籍以生存的自然环境带来很大破坏，同时也对我们人类肌体造成伤害。显见，如不对汽车发动机的尾气加以治理，就会对自然环境的保护、人体的健康、社会的可持续发展造成严重的后果。因而，欧洲各国对汽车尾气中有害物质的排放制定了严格的限制标准。同时其柴油发动机汽车的生产制造技术也有了很大的提高，在汽车上已普遍使用电控柴油发动机，其排放已达到现行排放标准。
目前我国生产汽车用柴油发动机的厂家所采用的技术与生产设备相对比较落后，虽然这些厂家生产的柴油发动机汽车的数量可观，但其产品基本全部为非电控柴油发动机，故其污染物的排放离国标GB18352.2-2001的规定还有很大差距。为了改变这种现状，绝大多数厂家采用了“烟尘过滤器”和“催化转换”等技术，较为有效地解决了此类车颗粒物、CO、HC的排放问题，但对氮氧化物(NOx)的排放超标问题，无论是国内的生产厂家，还是国内的院校及相关科研单位，至今都还未拿出使此类国产非电控柴油发动机汽车尾气排放达标的产品或样机。因而，解决我国目前国产非电控柴油发动机的NOx排放问题是一项很急迫的任务。
发明内容
针对我国目前仍在大量生产非电控、高污染柴油发动机的现状，在尽可能少增加制造成本的前提下，本实用新型的目的是提供一种既可以保持柴油机汽车的一系列优良特性，又能非常有效地降低其尾气中氮氧化物含量，使其尾气排放达到GB18352.2-2001以及欧洲2号所规定的排放标准的非电控柴油发动机废气再循环装置。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种非电控柴油发动机废气再循环装置，它包括一EGR阀阀体，其上设置有一进气孔，一排气孔，所述进气孔通过管路与发动机的排气管连接，所述排气孔通过管路与发动机的进气管连接；一EGR阀阀杆，其设置在所述阀体内，所述阀杆的头部设置有一锥形阀头，与所述锥形阀头配合，所述阀体的进气孔为一锥形孔；一EGR阀执行机构，其输出端连接所述阀杆尾部，在所述输出端与所述阀杆之间设置有一反馈信号提取装置；一EGR阀执行机构的电子控制单元，其包括一输入有与发动机各种工况信号相接的微处理器，所述微处理器的输出端经一驱动电路与所述EGR阀执行机构的输入端连接。
所述EGR阀执行机构包括一与真空源连接的电磁阀，一设置在所述阀体上的出气孔，一连接在所述阀杆尾部的弹性膜片，以及一连接在所述阀体顶部与所述弹性膜片之间的复位弹簧，连接所述出气孔的管路的另一端与所述真空源的吸气管分设在所述电磁阀的阀门两侧，一旦打开阀门二者连通。
所述反馈信号提取装置为一设置在所述出气孔与所述电磁阀之间管路上的压力传感器。
所述EGR阀执行机构包括一步进电机，所述步进电机的输出端与所述阀杆尾部连接。
所述步进电机为直线运动步进电机。
所述步进电机为一步进电机连接一“角度/位移”转换器。
所述反馈信号提取装置为一设置在所述阀杆与所述转换器之间的位移测量器。
本实用新型由于采用以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型利用柴油发动机空燃比高，富余的氧含量易于形成不易分解的氮氧化物的特点，在柴油发动机的进气管与排气管之间设置了一套包括EGR阀、EGR阀执行机构和EGR阀执行机构的电子控制单元在内的电控废气再循环装置，通过将排气管中一部分废气再送回到发动机的进气管与新鲜空气一起参与燃烧方式，利用这部分废气温度高利于燃烧，氧含量低利于减少氮氧化物的生成的特点，在不影响柴油发动机的空燃比要求的同时，破坏氮氧化物的生成条件，降低氮氧化物的排放。实验与测试表明，同普通的“非电控柴油发动机”相比，采用本实用新型在保持柴油发动机的动力特性、燃油的经济性基本不变的前提下，不仅把此类汽车尾气中的氮氧化物的排放较前降低了40％-50％，而且也使其他污染物的排放不增加，达到了GB18352.2-2001以及欧洲2号所规定的排放标准，实现了本实用新型的目的。2、本实用新型由于在EGR阀执行机构中采用了一与真空源组合的电磁阀，并在阀体内设置了一与阀杆尾部连接的弹性膜片和复位弹簧，因此可以通过电磁阀的开关频率控制EGR阀的开启程度，并控制向发动机进气管输送废气量的多少。3、本实用新型在EGR阀执行机构中采用直线步进电机或步进电机加“角度/位移”转换器带动阀杆的驱动方式，可以使机构更加简化、可靠；控制精度更高。4、本实用新型由于在出气孔与电磁阀之间的管路上设置有一压力传感器，或在采用步进电机时，在阀杆与转换器之间设置有一位移测量器，因此可以随时了解发动机工况是否处于最佳状态，并反馈给电子控制单元，以进行调整。本实用新型技术可靠，不影响发动机的工作特性，制造成本低，结构简单，安装容易，性能可靠，使用方便，特别是能有效控制NOx的排放，保护大气环境，如把这一技术用在我国数量可观的非电控柴油发动机汽车上，将会给国家带来较高的经济与社会效益，特别是对推进我国使用柴油发动机的轻型汽车的发展及保护环境具有十分重要的意义。
图1是本实用新型组成框图图2是本实用新型EGR阀和EGR阀执行机构示意图图3是本实用新型EGR阀执行机构另一实施例具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括一EGR阀1，一EGR阀执行机构2和一EGR阀执行机构的电子控制单元3。
如图2所述，本实用新型的EGR阀1包括一阀体11和一阀杆12，阀体11上设置有一进气孔13，一排气孔14，进气孔13通过管路15与发动机4的排气管5连接，排气孔14通过管路16与发动机4的进气管6连接。阀杆12设置在阀体11内，阀杆12的头部设置有一锥形阀头17，与锥形阀头17配合，阀体11的进气孔13为一锥形孔，锥形阀头17与进气孔13的开合大小，由阀杆12的上下移动位置决定，同时，锥形阀头17与进气孔13的开合大小，决定了废气再循环率的多少。
EGR阀执行机构2包括一与真空源连接的电磁阀21，一设置在阀体11上的出气孔18，一连接在阀杆12尾部的弹性膜片22，以及一连接在阀体11顶部与弹性膜片22之间的复位弹簧23，连接出气孔18的管路24的另一端与真空源的吸气管25分设在电磁阀21的阀门26两侧，一旦电磁阀21的阀门26打开，管路24与吸气管25便可以连通抽真空，此时弹性膜片22下面的气压低于上面的气压，而向上鼓起，进而带动阀杆12向上运动，阀头17与锥形进气孔13分离，废气被抽入阀体11，并通过排气孔14和管路16进入发动机4的进气管6，与新鲜空气一起进入发动机气缸。
上述EGR阀执行机构2中，可以在出气孔14与电磁阀之间的管路16上设置有一压力传感器27，作为反馈信号提取装置。
如图3所示，EGR阀执行机构2还可以采取其它结构方式，比如采用直线运动的步进电机28连接阀杆12尾部，带动阀杆平移；或采用转动的步进电机再连接一“角度/位移”转换器，将转换器的输出端与阀杆12的尾部连接，通过控制步进电机的转动，带动阀杆12的移动，进而带动阀头17与锥形进气孔13分离，使废气被抽入阀体11，并通过排气孔14和管路16进入发动机4的进气管6，与新鲜空气一起进入气缸。
上述EGR阀执行机构2中，可以在阀杆12与转换器28之间设置一位移测量器29作为反馈信号提取装置，随时测量发动机的燃烧工况是否是处于最佳状态。
如图1所示，EGR阀执行机构的电子控制单元3包括一个微处理器31，事先将发动机的最佳工况和调节程序编程输入微处理器31，并将发动机系统的冷却液温度信号32、调速器手柄位置信号33、发动机转速信号34及从EGR阀反馈信号提取装置测量的反馈信号35等随时输入微处理器31，与最佳工况进行比较并进行调节，微处理器31的输出端连接EGR阀执行机构2的输入端，以驱动EGR阀1的启闭程度，控制废气再循环率的多少。
权利要求1.一种非电控柴油发动机废气再循环装置，它包括一EGR阀阀体，其上设置有一进气孔，一排气孔，所述进气孔通过管路与发动机的排气管连接，所述排气孔通过管路与发动机的进气管连接；一EGR阀阀杆，其设置在所述阀体内，所述阀杆的头部设置有一锥形阀头，与所述锥形阀头配合，所述阀体的进气孔为一锥形孔；一EGR阀执行机构，其输出端连接所述阀杆尾部，在所述输出端与所述阀杆之间设置有一反馈信号提取装置；一EGR阀执行机构的电子控制单元，其包括一与发动机各种工况信号相接的微处理器，所述微处理器的输出端经一驱动电路与所述EGR阀执行机构的输入端连接。
2.如权利要求1所述的非电控柴油发动机废气再循环装置，其特征在于所述EGR阀执行机构包括一与真空源连接的电磁阀，一设置在所述阀体上的出气孔，一连接在所述阀杆尾部的弹性膜片，以及一连接在所述阀体顶部与所述弹性膜片之间的复位弹簧，连接所述出气孔的管路的另一端与所述真空源的吸气管分设在所述电磁阀的阀门两侧，一旦打开阀门二者连通。
3.如权利要求2所述的非电控柴油发动机废气再循环装置，其特征在于所述反馈信号提取装置为一设置在所述出气孔与所述电磁阀之间管路上的压力传感器。
4.如权利要求1所述的非电控柴油发动机废气再循环装置，其特征在于所述EGR阀执行机构包括一步进电机，所述步进电机的输出端与所述阀杆尾部连接。
5.如权利要求4所述的非电控柴油发动机废气再循环装置，其特征在于所述步进电机为直线运动步进电机。
6.如权利要求4所述的非电控柴油发动机废气再循环装置，其特征在于所述步进电机为一步进电机连接一“角度/位移”转换器。
7.如权利要求4或5或6所述的非电控柴油发动机废气再循环装置，其特征在于所述反馈信号提取装置为一设置在所述阀杆与所述转换器之间的位移测量器。
专利摘要本实用新型涉及一种非电控柴油发动机废气再循环装置，它包括一EGR阀阀体，其上设置有一进气孔，一排气孔，所述进气孔通过管路与发动机的排气管连接，所述排气孔通过管路与发动机的进气管连接；一EGR阀阀杆，其设置在所述阀体内，所述阀杆的头部设置有一锥形阀头，与所述锥形阀头配合，所述阀体的进气孔为一锥形孔；一EGR阀执行机构，其输出端连接所述阀杆尾部；一EGR阀执行机构的电子控制单元，其与所述EGR阀执行机构的输出端连接。本实用新型技术可靠，不影响发动机的工作特性，制造成本低，如把这一技术用在我国数量可观的非电控柴油发动机汽车上，将会给国家带来较高的经济与社会效益。
文档编号F01N9/00GK2656648SQ0320878
公开日2004年11月17日 申请日期2003年9月4日 优先权日2003年9月4日
发明者康清 申请人:张崟