专利名称：废气再循环设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种废气再循环设备，它具有能够打开和关闭废气再循环通道的废气再循环控制阀，并且，更具体地涉及废气再循环设备，它采用蝶形阀作为电机驱动的废气再循环控制阀的阀体。
背景技术：
废气再循环设备已经为人所熟知，它降低最高燃烧温度，并减少废气中包含的有害物质(比如氮氧化物)。在上述废气再循环设备中，再循环废气(EGR气体)是内燃机的排气管中流动的废气的一部分，它被混进在吸气管内流动的吸气流中。然而，废气朝向进口侧的再循环(回流)所涉及的问题是恶化内燃机的输出及损坏内燃机的性能。因此，从排气管向吸气管再循环的废气流速(废气再循环数量EGR数量)需要进行调整。相应地，废气再循环设备，其中的废气再循环管(EGR管)设有废气再循环控制阀(EGR控制阀)，已经被公知。更具体地，关于上述废气再循环设备，内燃机的一部分废气从排气路径经过废气再循环管进入吸气路径进行再循环。此外，形成在废气再循环管内部的废气再循环控制阀，调整废气再循环通道的开口面积。
参照图10至13，下面说明上述废气再循环控制阀的示例结构。电机101的输出轴102的旋转动作通过齿轮减速机构103被传递给阀轴104。蝶形阀105被安装固定在阀轴104的轴向端。通过围绕阀轴104的旋转轴线转动蝶形阀105，打开并关闭废气再循环通道111(例如，参照US-6135415和EP-1102929-B1)，EGR气体通过该通道流进外壳106内部。外壳106内包括混合室112，吸气通道110，和气体输出通道113。在混合室112内，从废气再循环通道111流入的废气与被吸进内燃机的吸入气体混合。吸入的气体流过吸气通道110进入混合室112内部。吸入的气体通过气体输送通道113从混合室112流向内燃机的进口端。吸气通道110，混合室112和气体输送通道113组成内燃机的吸气路径的一部分。另外，EGR气体再循环开口114在混合室112的内壁面上打开。阀轴承部分115通过轴承零件116，117可转动地支撑阀轴104。
上述介绍的电机驱动废气再循环控制阀采用水冷结构或者进气冷却结构。通过使用内燃机冷却液，水冷结构冷却电机101等。通过利用流入吸气通道(吸气路径)的进气，进气冷却结构冷却电机101等。结果，电机101的温度，齿轮减速机构103，阀轴104，或阀轴承部分115因为EGR气体的热传导没有超过允许的耐热温度。另外，水冷结构涉及在外壳106内形成冷却液路径，并且涉及从车辆一侧的冷却液路径中吸取内燃机冷却液。进气冷却结构具有简单的结构，并且不需要水冷却。
然而，在传统的电机驱动废气再循环控制阀内，电机101，齿轮减速机构103和阀轴104沿着一轴线是同轴的，该轴线垂直于内燃机吸气路径(即，吸气通道110，混合室112，和气体输送通道113)的中心轴线，如图10和12所示。高温EGR气体通过EGR气体再循环开口114从废气再循环通道111流进混合室112内。电机101，齿轮减速机构103，和轴承部件116被安置在混合室112内壁面119上或者在该内壁面附近，高温EGR气体从废气再循环通道111被引导至该内壁面。轴承部件117被安置在EGR气体再循环开口114附近。
为此，可能的是，上述高温EGR气体在与从吸气通道110流进混合室112内的吸气充分混合以降低温度之前，接触混合室112的内壁面119。通过外壳106，高温EGR气体与内壁面119的接触促进高温EGR气体的热量传递给电机101，齿轮减速机构103，和轴承部件116，于是阻碍了电机101等的冷却效率。
发明内容
本发明致力于解决上述缺点。因此，本发明的一个目的是提供一种废气再循环设备，通过利用吸进内燃机的吸气，它能有效地冷却电机等。
为了实现本发明的上述目的，提供一种包括外壳，蝶形阀和电机的废气再循环设备。该外壳具有废气再循环通道，通过该通道，内燃机废气的一部分从内燃机的废气一侧再循环至吸气侧。外壳包括混合室和吸气通道。在混合室内，从废气再循环通道进行再循环的废气与吸进内燃机的吸气混合。所述吸气从吸气通道流入混合室内部。吸气通道沿着吸气流动的方向形成在混合室的上游侧。安置在外壳内的蝶形阀是可移动的，以打开并关闭废气再循环通道。电机产生驱动力，该力驱动蝶形阀。电机安置在靠近吸气通道内壁面的附近，于是通过从吸气通道流入的吸气冷却电机。
从下述说明书，附带的权利要求和附图将最佳地理解本发明，以及其它目的，特征及其优点，其中图1是描述按照本发明第一实施例的EGR控制阀的结构的示意图；图2是描述按照第一实施例的EGR控制阀的整体结构的截面视图；图3是描述按照第一实施例的EGR控制阀的整体结构的截面视图；图4是描述按照第一实施例的EGR控制阀的整体结构的前视图；图5是描述按照第一实施例的EGR控制阀的整体结构的侧视图；图6是描述按照第一实施例的EGR控制阀的整体结构的俯视图；
图7A和7B是描述按照本发明第二实施例的EGR控制阀的结构的示意图；图8A，8B，和8C是描述按照本发明第三实施例的EGR控制阀的结构的示意图；图9A是描述按照本发明第四实施例的EGR控制阀的结构的示意图；图9B是图9A中沿着IXB-IXB线的截面视图；图10是描述前述废气再循环控制阀的结构的示意图；图11是描述前述废气再循环控制阀的整体结构的侧视图；图12是沿着图11中的XII-XII线的截面视图；和图13是描述前述废气再循环控制阀的整体结构的前视图。
具体实施例方式
沿着吸气的流动方向，将电机安置在混合室的上游，更具体地，安置在靠近吸气通道内壁面的位置，比废气的温度更低的新吸入气体流过所述吸气通道。结果，使用内燃机的吸气，电机和电机周围的零件(比如油密封和衬垫的橡胶密封)被充分地冷却。
(第一实施例)图1至6表示本发明的第一实施例。图1是本实施例的废气再循环控制阀的简化结构。图2至6表示废气再循环控制阀的整体结构。
本实施例的废气再循环设备在内燃机(此后，称为内燃机-engine)中使用。将废气再循环设备连接到设置在内燃机排气管内的排气路径。废气再循环设备具有废气再循环管道(没有画出)，使设置在吸气管内的吸气路径的一部分废气(再循环废气此后，称为EGR气体)进行再循环(回流)。此外，废气再循环设备还具有废气再循环控制阀(此后，称为EGR控制阀)1，其连续地或者不断地调整流过废气再循环通道的EGR气体再循环量(EGR量)，该通道设置在废气再循环管道内。废气再循环管的上游连接至排气管的排气支管。废气再循环管的下游端连接至EGR控制阀1。
本实施例的EGR控制阀1包括外壳2，蝶形阀4(即，EGR控制阀1的阀体)，阀轴5，和卷簧6。外壳2构成内燃机吸气管的一部分和废气再循环管的一部分。蝶形阀4安置在圆柱形喷嘴3内，该喷嘴与外壳2配合并由其固定。此外，蝶形阀4能够在圆柱形喷嘴3内打开和关闭。阀轴5与蝶形阀4一体转动。卷簧6在阀打开或者关闭的方向偏压蝶形阀4。打开和关闭蝶形阀4的阀驱动设备包括电机7，动力传递机构(在本实施例中，齿轮减速机构)等。电机7由电力操作。动力传递机构传递电机7的电机轴8的转动动作给阀轴5。阀驱动设备以这样一种方式进行建造，由内燃机控制单元(此后称为ECU)电控制阀驱动设备(特别是电机7)。
EGR控制阀1包括非接触式的转动角检测设备。该转动角检测设备将蝶形阀4的转动角(阀打开的程度)转换成对应的电信号，并输出该指示阀打开程度的电信号给ECU。转动角检测设备包括永久磁铁11(磁铁)，磁轭(磁性本体)12，和EGR量传感器。作为磁场源的磁铁11被固定到阀轴5的一端，在阀轴5轴线方向与蝶形阀4相对。磁轭12被磁铁11磁化。EGR量传感器与磁铁11和磁轭12协作构成磁回路。磁铁11和由此磁化的磁轭12借助粘接剂等被固定在转子13的内周面。EGR量传感器包括霍尔集成电路(HallIC)14，将其布置成面向磁轭12的内圆周面。EGR量传感器检测吸气管内流动的吸气中的EGR气体的含量。即，该传感器检测吸气管内的EGR气体的量并将其输出至ECU。所述霍尔IC 14是一个IC(集成电路)，在该IC中霍尔元件(一种非接触式的磁检测元件)与放大电路集成一体。霍尔IC 14输出电压信号，该电压信号对应穿过霍尔IC 14的磁通密度。另外，代替霍尔IC 14，霍尔元件，可以使用磁阻元件作为非接触式的磁检测元件。
ECU包括具有广为人知的结构的微机。该微机包括CPU，存储设备(例如ROM和RAM的存储器)，输入电路，和输出电路。CPU执行控制和处理，存储设备存储各种程序和数据。当接通点火开关(没有画出)时(IG·开)，基于存储在存储器内的控制程序，ECU电动控制蝶形阀4的打开程度。此外，当断开点火开关(IG·关)时，ECU终止上述基于存储器内存储的控制程序执行的控制操作。在经过A/D转换器的A/D转换后，从每一个传感器输出的传感信号被输入给ECU的微机。将微机连接EGR量传感器，曲柄角传感器，加速器打开程度传感器，空气流量计，和冷却液温度传感器。
外壳2的第一入口侧的端部开口连接吸气管或者空气过滤器一侧上的油门件。外壳2的第二入口侧的端部开口连接废气再循环管。外壳2的出口侧端部开口连接吸气支管或者缓冲室(surge tank)。外壳2是以这样的方式可转动地支撑喷嘴3内的蝶形阀4的设备，即在从完全关闭位置到完全打开位置的转动方向，蝶形阀4是可以转动的。使用紧固件(没有画出)，比如螺栓，将外壳2固定到内燃机的废气再循环管或者吸气管。外壳2是铝合金压铸件并具有预定形状。接收喷嘴3的圆柱形喷嘴接收部分15与外壳2一体制成。阀支承部分19与外壳2一体制成。阀支承部分19通过轴套(支承件)16，比如橡胶密封的油密封(密封剂)17，和球轴承(轴承件)18可转动地支撑蝶形阀4的阀轴5。喷嘴3组成废气再循环管的一部分。喷嘴3是接收蝶形阀4的管状件，蝶形阀在该管状件内部能够打开和关闭。具体地，喷嘴3是由能抵抗高温的耐火材料比如不锈钢等制成的圆柱形件。蝶形阀4倚靠着它可以坐落的阀座20设置在喷嘴3的孔面(内圆周面)上。
吸气通道(第一入口侧通道)21，废气再循环通道(第二入口侧通道)22，混合室23，和气体输出通道(出口侧通道)24形成在外壳2内部。通过空气过滤器被过滤的吸气经过吸气管的吸气路径流进吸气通道21，所述吸气路径位于吸气通道21的上游。流出内燃机的相应燃烧室的一部分废气，通过位于废气再循环管道侧的废气再循环通道流进废气再循环通道22。通过吸气通道21流动的低温吸气和通过废气再循环通道22流动的高温EGR气体，在混合室23内汇合并彼此混合。通过气体输出通道24，吸气从混合室23流到内燃机的相应入口。吸气通道21，混合室23和气体输出通道24同轴布置，并且构成吸气管的吸气路径的一部分，所述吸气路径与内燃机的相应入口相连通。
在本实施例中，废气再循环通道22设置在喷嘴接收件15内部，并且从而，废气再循环通道22形成在喷嘴3内部以及外壳2(与喷嘴接收件15一体制成)内部。喷嘴3内的废气再循环通道22和外壳2内的废气再循环通道22同轴布置。吸气从吸气通道21经过圆形吸气孔(第一入口)25流进混合室23。同样，EGR气体从废气再循环通道22经过圆形废气吸入孔(废气再循环开口，第二入口)26流进混合室23。废气吸入孔26以这样的方式在混合室23的内壁面上打开，即废气吸入孔26的中心轴线垂直于吸气平均流量的轴向方向。混合室23是汇合室，其中从废气再循环通道22进行再循环的EGR气体与将被吸进内燃机入口的吸气混合。混合室23形成在具有T形截面的三通管壁件(T通道壁件)27内。所述三通管壁件27连接吸气通道21，废气再循环通道22和气体输出通道24。吸气(或者吸气和EGR气体的混合物)从混合室23的内部经过出口28流进气体输出通道24。
凹入的齿轮外壳件32与外壳2一体形成。齿轮腔31设置在齿轮外壳件32内。在齿轮腔31内提供齿轮减速机构的每一个齿轮，可转动地被安置在齿轮外壳件32内。圆柱形电机外壳件34与外壳2一体形成。电机接收孔33形成在电机外壳件34内。电机外壳件34在电机接收孔33内接收并容纳电机7。在本实施例中，在电机7和电机外壳件34之间设置阻尼弹簧(板簧)35，以增强电机7的抗振动性。齿轮外壳件32和电机外壳件34将在下面进行详细说明。
在蝶形阀4的外周面部分处固定密封环36。当蝶形阀4被完全关闭时，密封环36的密封接触面接触喷嘴3的座接触面(阀座20)。密封环36在径向方向的弹性变形力用来实现这两个面之间的紧密接触。结果，在喷嘴3的孔面和蝶形阀4的外表面之间的通常为环形的空间被密封。蝶形阀4制成圆盘体并且由抵抗高温的耐火材料(比如不锈钢等)制成。蝶形阀4是控制EGR气体的EGR量的蝶型转动阀，EGR气体与流过吸气管的吸气混合，并且蝶形阀4被安装固定到阀轴5的轴向端(即，阀侧的端部)。当内燃机正在运转时，在从完全关闭位置到完全打开位置变动的转动角范围内，基于从ECU发送的控制信号，打开和关闭蝶形阀4。因此，蝶形阀4是改变喷嘴3内废气再循环管的开口横截面积以控制EGR气体的EGR量的阀体(EGR控制阀1的阀体)，EGR气体在废气再循环管内从废气侧到吸气侧进行再循环。
阀轴5是由抵抗高温的耐火材料(例如，不锈钢等)制成的近似圆柱形。在外壳2的阀支承部分19内将阀轴5进行可转动地和可滑动地安装。在阀轴5的轴向后端(即，与阀侧的端部相对的一端)形成固定部分。通过卷边将阀侧齿轮37和阀齿轮板固定到阀轴5的固定部分。阀侧齿轮37是齿轮减速机构的组成元件。阀齿轮板在转子13内夹物模压而成，转子是EGR量传感器的部件之一。类似于阀轴5，阀齿轮板由抵抗高温的耐火材料(比如不锈钢等)制成一般的螺旋管形状。阀轴5的轴向末端(阀侧端部)延伸穿过穿透外壳2的喷嘴接收件15的轴接收孔39，并且伸入废气再循环通道22内。阀轴5的轴向端设有阀支撑件。蝶形阀4通过焊接等被固定到阀轴5的阀支撑件。
卷簧6设置在外壳2的齿轮外壳件32的环形槽与阀侧齿轮37的环形槽之间，与阀轴5的轴向后端成为一体。卷簧6通过组合复位弹簧41和默认弹簧(default spring)42来形成。卷簧6的一端(即，复位弹簧41的阀侧)和另一端(即，默认弹簧42的拱形侧)分别沿相反方向进行盘绕。复位弹簧41的另一端(即，盖一侧)和默认弹簧的另一端(即，阀侧)在连接部分处连接在一起。在连接部分形成U形钩件43，而且当内燃机停止运转时，通过一个完全关闭侧的阻挡件(没有画出)固定该U形钩件43，该阻挡件将蝶形阀4停止在完全关闭位置。复位弹簧41是沿从完全打开位置向完全关闭位置返回的方向偏压蝶形阀4的第一弹簧。默认弹簧42是从蝶形阀4越过完全关闭位置后沿返回到完全关闭位置的方向偏压蝶形阀4的第二弹簧。另外，复位弹簧41和默认弹簧42不必连接在一起。
将电机7接收保持在外壳2的电机外壳件34的电机接收孔33内。齿轮减速机构的每一个齿轮可转动地被外壳2的齿轮外壳件32的齿轮腔31接收。传感器盖44安装在外壳2的外部以关闭电机外壳件34的开口和齿轮外壳件32的开口。传感器盖44由树脂材料(例如，聚对苯二甲酸丁二酯PBT)制成，使EGR量传感器的相邻端子之间电绝缘。通过紧固螺钉，夹子，锁具等，传感器盖44被气密封地固定在外壳2的外部。
采用直流(DC)电机作为电机7。电机7是无刷DC电机，包括转子，定子和电机外壳。转子与电机轴8成为一体。电机轴8从电机外壳的前端面向着转动轴线方向的一侧(即电机7的电机轴8的中心轴线方向)伸出。由电机外壳固定的定子面向转子的外圆周面安置。转子包括具有永久磁铁(磁铁)的转子芯。定子包括定子芯，其缠绕有电枢线圈(电枢绕阻)。另外，有刷DC电机和比如三相感应电机的交流(AC)电机可以代替无刷DC电机。电机7被接收保持在电机接收孔33内。借助紧固螺钉等将电机外壳的前端面固定在外壳2的电机外壳件34。
电机7的电机轴8的转速通过齿轮减速机构以预定的减速比进行减速。齿轮减速机构构成动力传递机构，于是电机7的电机输出轴转矩(驱动力)被传递给蝶形阀4的阀轴5。齿轮减速机构包括小齿轮(电机一侧的齿轮)45，中间减速齿轮46，和阀侧齿轮37。小齿轮45被安装在电机7的电机轴8的外圆周。中间减速齿轮46与小齿轮45相啮合并由其带动。阀侧齿轮37与中间减速齿轮46啮合并由其带动。中间减速齿轮46可转动地安装在支撑轴47的外圆周，该轴是中间减速齿轮46的转动中心。中间减速齿轮46包括大直径齿轮49和小直径齿轮50。大直径齿轮49与小齿轮45啮合。小直径齿轮50与阀侧齿轮37啮合。阀侧齿轮37以预定的普通螺旋形由树脂材料(例如聚对苯二甲酸丁二酯PBT)整体模压而成。齿轮件51在阀侧齿轮37的外圆周面上与其一体形成。齿轮件51与中间减速齿轮46的小直径齿轮50啮合。转子13在阀侧齿轮37的内直径侧由非金属材料(树脂材料)整体模压而成。
如图1所示，电机7的电机轴8，齿轮减速机构，和阀轴5依次排列在平行于吸气的流动方向的方向，所述吸气流过外壳2中的吸气路径(吸气通道21，混合室23，和气体输出通道24)。结果，通过利用被吸进内燃机的吸气，能够有效地冷却电机7，齿轮减速机构，和阀支承部分19。电机7，齿轮减速机构，和阀轴5被外壳2的内部(电机外壳件34，齿轮外壳件32，阀支承部分19，和喷嘴接收件15)接收。更具体地，按照电机7，齿轮减速机构，和阀轴5的顺序，从吸气流动方向的上游到下游，它们被接收在外壳2内部。第一放热部分61和第二放热部分62形成在电机7的外直径表面(外圆周面)上，确切地说，形成在接收电机7的电机外壳件34的外直径表面(圆柱形表面)上。第一放热部分61暴露给流进外壳2的吸气，于是将热量释放进吸气。第二放热部分62暴露给流出外壳2的空气，于是将热量释放进外部空气。
第一放热部分61是在吸气通道21的内壁面上暴露的第一放热表面。由电机7产生的热量被释放进流过外壳2中吸气通道21的吸气。在外壳2中，在平行于吸气流动方向的方向，电机外壳件34的电机接收孔33布置在废气再循环通道22的上游侧(空气过滤器侧)。结果，在电机外壳件34的外直径表面上的第一放热部分61被安置在废气吸入孔26的上游侧(空气过滤器侧)，废气吸入孔在平行于吸气流动方向的方向于混合室23的内壁面中打开。因此，在平行于吸气流动方向的方向，将第一放热部分61布置在废气再循环通道22的上游侧。另外，在吸气通道21的内壁面上暴露的第一放热部分(第一放热表面)也能形成在齿轮外壳件32的内壁面和/或喷嘴接收件15的内壁表面上。由此，从电机7产生的热量被释放进流过外壳2中吸气通道21的吸气。
第二放热部分62沿着电机7的电机外壳外圆周(圆柱形轭)布置，以构成电机外壳件34的圆柱形表面的一部分。第二放热部分62是在外壳2的电机外壳件34的外壁面上暴露的第二放热表面，于是由电机7产生的热量被释放进沿着外壳2中电机外壳件34的外壁面流动的空气中(例如，比如为移动的风的外部空气)。另外，在外壳2中电机外壳件34的外壁表面上暴露的第二放热部分(第二放热表面)也能形成在齿轮外壳件32的外壁表面上和/或阀支承部分19的圆柱形表面上(外壁表面)。由此，由电机7产生的热量被释放进沿着外壳2的外壁表面流动的外部空气中。此外，电机7中电机外壳(或者圆柱形轭)的外直径表面(外圆周表面)能够与电机外壳件34的孔面(内圆周表面)进行紧密接触。结果，从电机7产生的热量能够更充分地传导给外壳2的电机外壳件34。
参照图1至6，和10，下面简要说明第一实施例的废气再循环设备的操作。
当在启动内燃机后，内燃机的汽缸头中各个入口的吸气阀打开时，由空气过滤器过滤的吸气，被分配给吸气支管，吸气支管通过吸气管、油门件，和EGR控制阀1的外壳2内部(按照顺序包括，吸气通道21，吸气孔25，混合室23，出口28，和气体输出通道24)通向每一个汽缸。然后，吸气被吸进内燃机的每一个汽缸。空气在内燃机内被压缩，直到空气温度高于燃料燃烧的温度。当将燃料喷射进上述空气中时，发生燃烧。在每一个汽缸中已经发生燃烧的燃烧气体，从汽缸头的排气口排出，然后经过废气支管和排气管排出。
当电机7通过ECU供给电力时，电机7的电机轴8转动，于是EGR控制阀1的蝶形阀4以预定阀打开程度打开(以预定旋转角)。当电机轴8转动时，小齿轮45转动，电机7的驱动力(电机输出轴转矩)传递给中间减速齿轮46。当中间减速齿轮46转动时，具有与中间减速齿轮46啮合的齿轮件51的阀侧齿轮37进行转动。因此，与阀侧齿轮37一体形成的阀轴5，转动预定旋转角。然后，在从完全关闭的位置向完全打开的位置的方向(在阀打开的方向)使蝶形阀4转动(驱动其打开)。
然后，经过废气再循环管道中的废气再循环通道，内燃机的一部分废气(EGR气体)从设置在内燃机排气管中的排气路径，流进外壳2的废气再循环通道22内。EGR气体通过废气吸入孔26从外壳2的废气再循环通道22流进混合室23内。EGR气体与吸气混合，吸气是通过吸气入口25从外壳2的吸气通道21流进混合室23内的。基于来自吸气量传感器(气体流量计)，吸气温度传感器，和EGR量传感器的检测信号，反馈控制EGR气体的EGR量，以保持预定水平的量。因此，为了减少排放，对EGR控制阀1的蝶形阀4的阀打开程度进行线性控制，以保持预定的EGR量，该量根据内燃机的每一个操作状态进行设定。通过废气再循环管道，EGR气体从排气管再循环进入外壳2内部。然后，待经过吸气管被吸入内燃机的每一个汽缸内的吸气，与上述EGR气体进行混合。
在第一实施例的废气再循环设备中采用整体的吸气冷却结构。整体吸气冷却结构冷却各个部件(例如，电机7，齿轮减速机构，和设置在阀支承部分19中的轴套16与油密封17)，这些部件包含在EGR控制阀1的外壳2内。利用吸进内燃机入口的吸气(进气)使这些部件冷却。为了能够利用流过EGR控制阀1中外壳2的吸气通道21的吸气进行冷却，将电机7安置在靠近吸气通道21的内壁表面的位置。更具体地，不将电机7安置在混合室23的内壁表面或者其周围，通过废气吸入孔26流进外壳2内(混合室)的高温EGR气体被导向混合室23的该内壁表面(见图10)。相反，在平行于吸气流动方向的方向，将电机7安置在废气再循环通道22的上游(空气过滤器一侧)。结果，电机外壳件34的第一放热部分61在平行于吸气流动方向的方向安置在废气吸入孔26上游侧(空气过滤器一侧)，，废气吸入孔26于混合室23的内壁表面上打开(见图1)。
在电机外壳件34内形成的电机接收孔33内接收保持电机7。从电机7产生的热量被传给电机外壳件34的圆柱形部分。在平行于吸气流动方向的方向，于混合室23的上游侧，电机外壳件34的第一放热部分61向吸气通道21内暴露。新吸入的空气从空气过滤器侧流进吸气通道21内。通过在温度比EGR气体更低的上述新吸气和电机外壳件34的第一放热部分61之间的直接接触，促进电机7的放热。因此，在平行于吸气流动方向的方向，于废气吸入孔26上游侧(空气过滤器侧)，通过新的吸气冷却电机7。即，利用被吸进内燃机入口的吸气，能够有效地冷却电机7等。另外，高温EGR气体通过废气吸入孔26从废气再循环通道22流进外壳2内部(混合室23)。然而，通过外壳2的电机外壳件34和/或通过阀支承部分19，该EGR气体的热量要传导给电机7和电机周围的部件(例如油密封17)变得困难了，于是防止电机7和电机周围部件(例如油密封17)上的热应力。
电机外壳件34的第二放热部分62在外壳2的外壁表面上暴露。比EGR气体温度更低的外部空气沿着外壳2的外壁表面流动。通过外部空气与电机外壳件34的第二放热部分62之间的直接接触，进一步促进电机7的放热。因此，通过利用靠近外壳2外壁表面流动的空气(外部空气)以及从空气过滤器侧流进吸气通道21内的新的吸气，可以冷却电机7。即，从电机7产生的热量不但通过第一放热部分61能够有效地释放进流过外壳2的吸气通道21的吸气，而且通过第二放热部分62还释放进靠近外壳2的外壁表面流动的空气(外部空气)中。结果，电机7等能够更充分地进行冷却，由此实现了优良的放热性能。因此，由于电机7的过热产生的性能下降能够得到防止。此外，电机的更佳性能导致包括电机7在内的阀驱动设备的质量改善。
(第二实施例)图7A和7B是本发明的第二实施例。图7A和7B是描述本实施例EGR控制阀的结构的示意图。
如图7A所示，就本实施例的EGR控制阀1而言，多个散热片63形成在外壳2的电机外壳件34和/或电机7的第一放热部分61上。散热片63从吸气通道21向着吸气通道21的中心轴线侧突出。同样，凸起部分64形成在外壳2的电机外壳件34和/或电机7的第一放热部分61上，如图7B所示。凸起部分64向着吸气通道21的中心轴线侧突出。此外，沿着电机7的电机外壳(或者圆柱形轭)的外圆周设置凸起部分64，以构成电机外壳圆柱形表面的一部分。在上述每一个情况中，与新的吸气接触的表面区域增加，其中新的吸气从空气过滤器侧流进吸气通道21，并因此具有比EGR气体更低的温度。即，第一放热部分61的放热面积增加，于是能够更有效地冷却电机7等。
(第三实施例)图8A至8C表示本发明的第三实施例。图8A至8C是描述本实施例EGR控制阀的结构的示意图。
如图8A所示，就本实施例的EGR控制阀1而言，外壳2的阀支承部分19和阀轴5比电机7的电机轴8安置得更靠近吸气通道21和混合室23。由于这种布置，通过废气吸入孔26流进外壳2内部(混合室23)的高温EGR气体的热量，要传导给外壳2的阀支承部分一侧变得困难了。因此，降低了热量对外壳2的阀支承部分19的影响。特别是当采用油密封17作为电机在外壳2阀支承部分19的内圆周面与阀轴5的外圆周面之间的外围件时，能够防止油密封17和它周围的温度超过油密封的耐热温度。结果，由于高温EGR气体的热量而导致的油密封的劣化(加热劣化)能够降到最低。另外，比如橡胶密封的油密封17阻止润滑油向外流向蝶形阀侧或者流向废气再循环通道一侧，所述润滑油润滑阀支承部分19的球轴承(轴承件)18。
此外，就本实施例的EGR控制阀1而言，如图8B所示，一个坝65形成在外壳2的废气吸入孔26的开口边缘。该坝65在平行于吸气流动方向的方向位于废气吸入孔26的上游侧，以防止EGR气体回流向吸气通道一侧。此外，该坝65从废气吸入孔26的开口边缘向吸气通道21的中心轴线侧突出。在上述各种情况中，通过废气吸入孔26从废气再循环通道22流进混合室23内部的EGR气体，能够被防止回流向吸气通道一侧。因此，由于EGR气体的热量导致的电机外壳件34的第一放热部分61的温度上升得到抑制，于是抑制了电机7及其周围的温度上升。
同样，就本实施例的EGR控制阀1而言，多个散热片66形成在外壳2的电机外壳件34和/或电机7的第二放热部分62上，如图8C所示。散热片66从外壳2中电机外壳件34的圆柱形表面(外壁表面)向着与吸气通道一侧相反的一侧突出。在这种情况中，与沿着外壳2中电机外壳件34的圆柱形表面流动的外部空气进行接触的表面积增加，因此第二放热部分62的放热面积增加。因此，能够更充分地冷却电机7等。
(第四实施例)图9A和9B是本发明的第四实施例。图9A和9B是描述本实施例的EGR控制阀的结构的示意图。
就本实施例的EGR控制阀1而言，分隔圆柱形废气再循环通道67与混合室23的圆柱形隔壁件69形成在外壳2混合室23的内壁表面附近，如图9A和9B所示。多个废气吸入孔26在隔壁件69的内圆周表面(即，在混合室23的内壁表面上)上打开。EGR气体通过废气吸入孔26从废气再循环通道22流进混合室23内部。废气再循环通道67是连接废气再循环通道22和混合室23的连通通道。在径向方向以混合室23的中心轴线作为中心形成多个废气吸入孔26。结果，在从吸气通道21流进混合室23内部的吸气，与经过多个废气吸入孔26从废气再循环通道22，67流进混合室23内部的EGR气体之间的混合状态，能够得到促进。因此，高温EGR气体能有效地与低温吸气进行混合。
在上述本发明的实施例中，喷嘴3被安装固定在外壳2的喷嘴接收件15的内圆周中，喷嘴3又以这样的方式接收蝶形阀4，使蝶形阀4能在喷嘴3内打开和关闭。可选择地，外壳2的普通圆柱形阀接收件能直接接收蝶形阀4，于是蝶形阀4在该阀接收件内打开和关闭。在这种情况下，喷嘴3成为不必要的，于是减少了部件的数量以及减少了安装工时。此外，在本发明实施例中，EGR控制阀1的蝶形阀4按照每一个内燃机的操作状态连续地或不断地调整EGR气体的EGR量。通过焊接等将蝶形阀4安装固定在阀轴5的轴向端。作为替换，使用比如紧固螺钉等的螺钉，锚定螺栓等将蝶形阀4固定在阀轴5的轴向端。
在本发明的实施例中，至少吸气通道21，废气再循环通道22，和混合室23形成在单个外壳2内部。蝶形阀4可移动地被外壳2接受，在外壳2中接受容纳有电机7。作为选择，外壳可以这样的方式包括第一外壳部分和第二外壳部分，第一外壳部分和第二外壳部分紧密地连接在一起以允许热传递。第一外壳部分包括吸气通道21和混合室23，第二外壳部分包括蝶形阀4和电机7。即，在本发明实施例中，虽然单个外壳2包括内燃机吸气管的一部分和废气再循环设备中废气再循环管的一部分，外壳2可选择地分为两个外壳，即第一外壳部分包括内燃机吸气管的一部分，第二外壳部分包括废气再循环设备中废气再循环管的一部分。另外，优选的是第一外壳部分的第一接触面(第一连接端面)与第二外壳部分的第二接触面(第二连接端面)之间的接触面积应当足够的大。因此，通过使用吸进内燃机的吸气，电机和电机周围的部件(比如油密封的橡胶密封和垫圈)能够有效地得到冷却。此外，电机7的电机外壳(或者圆柱形轭)能直接暴露在外壳2的内壁表面上(即，在吸气通道21的内壁表面上)，或者能够伸进外壳2内部。
对于本领域的技术人员，其它的优点和改进是容易实现的。因此，本发明在更广泛意义上不限于具体的细节，代表性的装置，和图示及说明的示意性实施例。
权利要求
1.一种废气再循环设备，其包括具有废气再循环通道(22)的外壳(2)，内燃机的一部分废气通过该废气再循环通道(22)从内燃机的排气侧到吸气侧进行再循环，其中所述外壳(2)包括混合室(23)，其中从废气再循环通道(22)再循环的废气与被吸进内燃机的吸气进行混合；和吸气通道(21)，吸气从该通道流进混合室(23)内部，而且该通道沿着吸气流动方向形成在混合室(23)的上游侧；可移动地安置在外壳(2)内的蝶形阀(4)，以打开和关闭废气再循环通道(22)；和产生驱动力的电机(7)，该驱动力驱动蝶形阀(4)，其中电机(7)被安置在靠近吸气通道(21)的内壁表面的位置，于是通过流过吸气通道(21)的吸气冷却电机(7)。
2.如权利要求1所述的废气再循环设备，其中电机(7)包括在吸气通道(21)的内壁表面上暴露的放热部分(61)，于是由电机(7)产生的热量可释放进流过吸气通道(21)的吸气内。
3.如权利要求1所述的废气再循环设备，其中电机(7)被安置在外壳(2)内；和所述外壳(2)包括在吸气通道(21)的内壁表面上暴露的放热部分(61)，于是由电机(7)产生的热量可释放进流过吸气通道(21)的吸气内。
4.如权利要求3所述的废气再循环设备，其中所述外壳(2)包括电机外壳件(34)，在该件中形成有接收和保持电机(7)的电机接收孔(33)。
5.如权利要求2至4任一所述的废气再循环设备，其中所述放热部分(61)包括散热片(63)；和所述散热片(63)从吸气通道(21)的内壁表面向着吸气通道(21)的中心轴线突出，以增加放热部分(61)和流过吸气通道(21)的吸气之间的接触表面积。
6.如权利要求2至4任一所述的废气再循环设备，其中所述放热部分(61)包括凸起部分(64)；和所述凸起部分(64)从吸气通道(21)的内壁表面向着吸气通道(21)的中心轴线突出，以增加放热部分(61)和流过吸气通道(21)的吸气之间的接触表面积。
7.如权利要求1至4任一所述的废气再循环设备，其中所述电机(7)被安置在外壳(2)内；所述外壳(2)包括放热部分(62)；和所述放热部分(62)暴露在外壳(2)的外表面上，于是由电机(7)产生的热量可释放进沿着外壳(2)外表面流动的空气中。
8.如权利要求7所述的废气再循环设备，其中所述放热部分(62)包括散热片(66)；和所述散热片(66)在远离吸气通道(21)的方向从外壳(2)的外表面突出，以增加放热部分(62)与沿着外壳(2)的外表面流动的空气之间的接触表面积。
9.如权利要求1至4任一所述的废气再循环设备，其中所述混合室(23)包括多个废气吸入孔(26)，废气通过所述孔从废气再循环通道(22)流进混合室(23)内部。
10.如权利要求1至4任一所述的废气再循环设备，其中所述外壳(2)包括气体输出通道(24)，吸气通过该通道流出混合室(23)而流向内燃机；和吸气通道(21)、废气再循环通道(22)和气体输出通道(24)通过混合室(23)互相连通以形成具有T型截面的三通通道。
11.如权利要求1至4任一所述的废气再循环设备，其中所述混合室(23)包括废气吸入孔(26)，废气通过该孔从废气再循环通道(22)流进混合室(23)内部；所述外壳(2)包括位于废气吸入孔(26)的开口边缘上的坝(65)，以限制废气回流向吸气通道(21)；和所述坝(65)沿着吸气流动方向形成在废气吸入孔(26)的上游侧，并且从废气吸入孔(26)的开口边缘向着吸气通道(21)的中心轴线突出。
12.如权利要求1至4任一所述的废气再循环设备，其中所述蝶形阀(4)包括通过电机(7)的驱动力转动的阀轴(5)；和所述蝶形阀(4)与阀轴(5)的一个轴向端成为一体。
13.如权利要求12所述的废气再循环设备，其中所述外壳(2)包括阀支承部分(19)；所述阀支承部分(19)可转动地支撑着阀轴(5)；和将所述阀支承部分(19)设置在下述中的一个上电机(7)的输出轴(8)的吸气通道(21)一侧；和电机(7)的输出轴(8)的混合室(23)一侧。
14.如权利要求13所述的废气再循环设备，还包括打开和关闭蝶形阀(4)的阀驱动设备(46)，其中所述阀驱动设备(46)将电机(7)的驱动力传递给阀轴(5)，并且包括降低电机(7)的输出轴(8)转速的减速机构(46)；和所述电机(7)、减速机构(46)和阀轴(5)在平行于流过吸气通道(21)的吸气流动方向的方向依次布置。
15.如权利要求1至4任一所述的废气再循环设备，其中所述外壳(2)包括第一外壳部分和第二外壳部分；第二外壳部分紧密接触第一外壳部分以允许其间的热传导；所述第一外壳部分包括混合室(23)和吸气通道(21)；和所述电机(7)和蝶形阀(4)被安置在第二外壳部分中。
16.如权利要求1所述的废气再循环设备，其中相对于吸气流动方向，所述电机(7)整体安置在废气再循环通道(22)的出口(26)的上游侧；和所述电机(7)安置在吸气通道(21)的一个横向侧，此处具有废气再循环通道(22)的出口(26)。
全文摘要
本发明公开了一种废气再循环设备，电机(7)沿着平行于吸气流动方向的方向被安置在外壳(2)的废气再循环通道(22)的上游侧。沿着吸气流动方向，外壳(2)的电机外壳件(34)上的第一放热部分(61)被安置在废气吸入孔(26)的上游侧。通过温度比EGR气体更低的新的吸气与电机外壳件(34)的第一放热部分(61)之间的直接接触，促进了电机(7)的放热。因此，沿着吸气流动方向在废气吸入孔(26)的上游侧，通过新的吸气能够冷却电机(7)。通过利用被吸进内燃机入口的吸气，能够有效地冷却电机(7)等。
文档编号F02M25/07GK1900510SQ200610106119
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月20日 优先权日2005年7月20日
发明者前田一人 申请人:株式会社电装