专利名称：一种旋转式比例电磁铁驱动的发动机废气再循环阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到一种发动机废气再循环阀(EGR阀)，尤其涉及一种旋转式比例 电磁铁驱动的发动机电控EGR阀。采用旋转式比例电磁铁驱动，控制汽油机或柴油机废气 再循环量。
背景技术：
废气再循环(英文EGR，Exhaust Gas Recirculation的缩写)，基本原理是将部 分废气引入燃烧室，降低燃烧温度，以减少NOx的生成量。为了应对日益严格的汽车排放法规，世界各国对低排放发动机进行了大量的研 究。EGR技术在国外首先应用于汽油机，最初的是机械气动膜片式EGR阀，不带冷却循环的， 后来发展了带冷却循环的EGR，再后来出现电控技术了，与电控技术结合，最终出现了电控 气动膜片式、电控步进电机式、电控直流电机式等。从70年代开始，国外就将研究目标转向 柴油机EGR技术，但是EGR在柴油机上的应用不尽人意。其主要原因在于，柴油机排放中大 量的微粒物和其他有害排放物直接引入气缸会增加活塞环和缸套的磨损，还会稀释润滑油 并加速其变质。国内的一些高校和科研单位也已经对EGR进行了大量的研究，尤其是中国重汽自 主研发的EGR系统，打破了国外对EGR技术的垄断。虽然国内出现了 EGR阀，不过都是电控 气动膜片式的EGR阀，这种EGR阀对EGR率的控制精度相对较低。专利文献2720134Y (名称比例电磁铁驱动的发动机电控EGR阀)所采用的是吸 力式比例电磁铁，通常漏磁通的变化率较大，所以实现线性比例的难度较大。在该专利中由 于是采用的吸力式电磁铁，所以没有必要采用运动换向机构，但是气门只是上下的运动开 启，并不旋转，所以不能清除气门与气门座之间的积炭，导致气门可能由于积炭的原因关闭 不严密。专利文献1641204A(名称废气再循环阀)该废气再循环阀设置了一个具有凸轮 曲线的凸轮部件，该凸轮部件将旋转传动装置的旋转运动传递到阀门部件上。不过该结构 较复杂，而且没有隔热的措施。
实用新型内容本实实用新型所要解决的技术问题是提供一种能清除气门与气门座之间的积炭， 使气门关闭严密且结构简单的旋转式比例电磁铁驱动的发动机废气再循环阀。本实用新型解决现有技术问题所采用的技术方案是一种旋转式比例电磁铁驱动 的发动机废气再循环阀，包括阀体，安装在阀体上的气门和气门连接杆，在所述的阀体上连 接有定子底板，定子铁芯的一端设有两个极性相同的扇形区域，另一端插在所述的定子底 板里，在所述的定子铁芯上设有线圈，在所述的定子铁芯的周围设有具有两个极性相同的 扇形区域的定子磁轭，所述的定子磁轭的另一端插在所述的定子底板里，所述的定子铁芯 的两个扇形区域和所述的定子磁轭的两个扇形区域组成四个N、S极交替的扇形区域，所述的定子磁轭外侧设有定子外壳，所述的定子外壳端部设有电磁铁上盖，在所述的定子底板 上设有穿过所述的定子铁芯轴向中心的电磁铁轴，所述的电磁铁轴远离所述的气门的一端 设有转子和转角传感器、回位扭簧，另一端设有拨叉，在所述的转子面向所述的定子铁芯一 侧的端面上设有4个N、S极交替排列且与所述的定子铁芯的两个扇形区域和所述的定子磁 轭的两个扇形区域对应的环形永久磁铁，在所述的阀体上设有螺旋形导轨，所述的气门连 接杆的端部固定设有与之垂直的横轴，所述的横轴的端部滑动插在所述的螺旋形导轨内， 所述的拨叉跨骑在所述的横轴上。所述的横轴端部装有横轴轴承，所述的横轴轴承与所述的螺旋形导轨滚动接触。所述的拨叉采用耐高温的塑料材料制成。采用上述技术方案的一种旋转式比例电 磁铁驱动的发动机废气再循环阀，旋转式 比例电磁铁中的环形永久磁铁粘在转子上，永久磁铁分成N、S交错的四个扇形区域。定 子铁芯的两个扇形区域、定子磁轭的两个扇形区域也组成四个N、S交替的扇形区域，与永 久磁铁的四个扇形区域对应。线圈通电后定子铁芯上端的两个扇形为S(或N)极，下端为 N(或S)极，下端的N(或S)极通过定子底板和两片定子磁轭传到定子磁轭的两个扇形区 域，再到定子铁芯的两个扇形区域，形成闭合磁回路。由于定子铁芯是固定不动的，可以看 成是定子。在定子铁芯对应端面的是环形永久电磁铁的四个扇形区域。环形永久磁铁与线 圈产生的磁场相互作用，使得转子旋转。由于环形永久磁铁的是N、S交替排列的，所以转子 只能转动一个扇形区域大小的角度。运动换向机构由拨叉、导轨、横轴组成。拨叉装在电磁铁轴上，而电磁铁轴又装在 转子上。所以转子的转动带动拨叉的转动。横轴两端装上横轴轴承，嵌在导轨内。横轴与 气门连接杆固定在一起。拨叉跨在横轴上，所以拨叉的旋转驱动嵌在导轨里的横轴做螺旋 升降运动。比例电磁铁的旋转带动旋转拨叉的旋转，同时旋转拨叉驱动嵌在导轨里的横轴 做螺旋升降运动，横轴带动气门连接杆上下螺旋运动，也就是EGR阀的气门做上下直线螺 旋运动，能清除气门与气门座圈之间的积炭，使气门关闭严密，最终实现了运动换向功能。所采用的由拨叉、导轨、横轴组成运动换向机构。该换向机构比蜗轮换向机构简 单，同时旋转拨叉采用耐高温的塑料材料，由于塑料的传热率小，因此起到隔热保护电磁铁 的作用，不至于使电磁铁的温度过高。同时气门是旋转式的开启，比直线步进电机驱动的 EGR阀具有自动清除气门与气门座圈之间的积炭等优点。采用的由定子铁芯、定子磁轭、定 子底板、转子、环形永久磁铁组成的旋转式比例电磁铁。该电磁铁具有结构简单、控制精度 高等优点。旋转式比例电磁铁驱动的EGR阀驱动源是旋转式比例电磁铁，旋转式比例电磁铁 能将输入的电信号转成直线位移或者角度位移，而且是输入的电信号和输出的位移成比 例。旋转式比例电磁铁的结构主要由电磁铁转子、环形永久磁铁、线圈、铁芯、电磁铁 轴等组成。当线圈通电后产生磁场，在铁芯对应端面的是环形永久电磁铁。环形永久磁铁 与线圈产生的磁场相互作用，使得转子旋转。由于环形永久磁铁的是N、S交替排列的，所以 转子只能转动一个扇形区域大小的角度。本实用新型采用的是旋转式比例电磁铁控制的，EGR流量MAP图通过具体发动机 试验测的，然后将它转换成控制比例电磁铁的PWM，存入ECU中，同时在本实用新型中外加一个转角传感器，传感器采用线性可编程的霍尔传感器进行信号的反馈，能够很好的实现 对EGR率的闭环控制，提高了对EGR率控制的精确度。综上所述，本实实用新型是一种能清除气门与气门座圈之间的积炭，使气门关闭 严密且结构简单的旋转式比例电磁铁驱动的发动机废气再循环阀。
图1为本实用新型的EGR阀的结构示意图；图2为EGR阀中定子铁芯的主视图；图3为EGR阀中定子铁芯的俯视图；图4为EGR阀中定子磁轭的主视图；图5为EGR阀中定子磁轭的俯视图；图6为EGR阀中定子底板俯视图；图7为EGR阀中定子铁芯和定子磁轭装配的俯视图；图8为EGR阀中环形永久磁铁俯视图；图9为EGR阀中螺旋形导轨的结构示意图；图10为沿图9中A-A线剖视图；图11为EGR阀中螺旋形导轨的俯视图；图12为EGR阀中气门组合件装配示意图；图13为EGR阀中拨叉的主视图；图14是EGR阀中拨叉的左视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。图1为本实用新型的旋转式比例电磁铁驱动的发动机EGR阀结构示意图，主要要 五大部分组成旋转式比例电磁铁、运动换向机构、回位扭簧、气门组合件、转角传感器。在阀体15上安装有气门14、气门座圈12、气门连接杆11和阀体堵盖13，在阀体 15上连接有定子底板8及其0型密封圈19，定子铁芯4的一端设有两个极性相同的扇形区 域，另一端插在定子底板8里，在定子铁芯4上设有线圈21，在定子铁芯4的周围设有具有 两个极性相同的扇形区域的定子磁轭6，定子磁轭6的另一端插在定子底板8里，定子铁芯 4的两个扇形区域和定子磁轭6的两个扇形区域组成四个N、S极交替的扇形区域，定子磁 轭6外侧设有定子外壳5，定子外壳5端部通过上盖密封圈24设有电磁铁上盖1，在定子底 板8上通过轴套20设有穿过定子铁芯4轴向中心的电磁铁轴7，电磁铁轴7与定子铁芯4 上端之间设有推力轴承22，电磁铁轴7远离气门14的一端设有转子3和转角传感器27、回 位扭簧26，转角传感器由传感器磁铁座2和传感器磁铁25组成，回位扭簧26安装在电磁 铁上盖1和传感器磁铁座2之间，电磁铁轴7另一端设有拨叉9，拨叉9采用耐高温的塑料 材料制成，在转子3面向定子铁芯4 一侧的端面上设有4个N、S极交替排列且与定子铁芯 4的两个扇形区域和定子磁轭6的两个扇形区域对应的环形永久磁铁23，在阀体15上设有 螺旋形导轨10，气门连接杆11的端部固定设有与之垂直的横轴18，横轴18端部装有横轴 轴承17，横轴轴承17滑动插在螺旋形导轨10内，拨叉9跨骑在横轴18上。[0035]图2和图3是EGR阀定子铁芯的示意图，定子铁芯4的上端面是两个扇形的面。 定子铁芯4的下端面插进定子底板8中间的孔内。图4和图5是EGR阀定子磁轭6的示意 图，定子磁轭6的上端面是个扇形面，定子磁轭6的下端面插进定子底板8的旁边的孔内。 图6是定子底板的示意图，定子底板8中间有一个大的孔，旁边两个孔，分别是装定子铁芯 4和两个定子磁轭6的。图7是定子铁芯和定子磁轭装进定子底板的装配俯视图，中间的是定子铁芯4的两个扇形，两边的是两个定子磁轭6的扇形。定子铁芯4的两个扇形极性相同，两个定子磁 轭6的极性也相同。图8是环形永久磁铁示意图，环形永久磁铁23是四块扇形磁铁，与定 子铁芯4的两个扇形和两个定子磁轭6的扇形相对应，当线圈21中通电后定子铁芯4的两 个扇形为S极(或N极)两个定子磁轭6的扇形为N极(或S极)，所以与环形永久磁铁 23极性相同，受排斥力，在推力轴承22的导向下，转子3向某一个方向转动一个角度。运动换向机构由拨叉、导轨、横轴组成。图9、图10、图11是螺旋形导轨的示意图， 螺旋形导轨10上有两个螺旋形导轨。图12是气门组合件，由横轴18、横轴轴承17、气门连 接杆11组成。横轴18和气门连接杆11接到一起，横轴轴承17在螺旋形导轨10内，沿着 轨道做螺旋式升降。图13和图14是拨叉的示意图，拨叉9铆接在电磁铁轴7上，电磁铁轴 7通过花键接在转子3上。所以转子3的转动带动拨叉9的转动，拨叉9中间的叉裆跨在横 轴18上，拨叉9的转动驱动横轴轴承17在螺旋形导轨10内做螺旋式升降运动，带动气门 旋转式启闭。
权利要求一种旋转式比例电磁铁驱动的发动机废气再循环阀，包括阀体(15)，安装在阀体(15)上的气门(14)和气门连接杆(11)，其特征在于在所述的阀体(15)上连接有定子底板(8)，定子铁芯(4)的一端设有两个极性相同的扇形区域，另一端插在所述的定子底板(8)里，在所述的定子铁芯(4)上设有线圈(21)，在所述的定子铁芯(4)的周围设有具有两个极性相同的扇形区域的定子磁轭(6)，所述的定子磁轭(6)的另一端插在所述的定子底板(8)里，所述的定子铁芯(4)的两个扇形区域和所述的定子磁轭(6)的两个扇形区域组成四个N、S极交替的扇形区域，所述的定子磁轭(6)外侧设有定子外壳(5)，所述的定子外壳(5)端部设有电磁铁上盖(1)，在所述的定子底板(8)上设有穿过所述的定子铁芯(4)轴向中心的电磁铁轴(7)，所述的电磁铁轴(7)远离所述的气门(14)的一端设有转子(3)、转角传感器(27)和回位扭簧(26)，另一端设有拨叉(9)，在所述的转子(3)面向所述的定子铁芯(4)一侧的端面上设有4个N、S极交替排列且与所述的定子铁芯(4)的两个扇形区域和所述的定子磁轭(6)的两个扇形区域对应的环形永久磁铁(23)，在所述的阀体(15)上设有螺旋形导轨(10)，所述的气门连接杆(11)的端部固定设有与之垂直的横轴(18)，所述的横轴(18)的端部滑动插在所述的螺旋形导轨(10)内，所述的拨叉(9)跨骑在所述的横轴(18)上。
2.根据权利要求1所述的旋转式比例电磁铁驱动的发动机废气再循环阀，其特征在 于所述的横轴(18)端部装有横轴轴承(17)，所述的横轴轴承(17)与所述的螺旋形导轨 (10)滚动接触。
3.根据权利要求1所述的旋转式比例电磁铁驱动的发动机废气再循环阀，其特征在 于所述的拨叉(9)采用耐高温的塑料材料制成。
专利摘要本实用新型公开了一种旋转式比例电磁铁驱动的发动机废气再循环阀(EGR阀)，由五部分组成气门组合件、旋转式比例电磁铁、运动换向机构、回位扭簧、转角传感器。该旋转式比例电磁铁驱动的发动机EGR阀的特征在于运动换向机构和旋转式比例电磁铁。该EGR阀中采用旋转拨叉、导轨和横轴作为运动换向机构来使电磁铁转子的旋转运动变为气门的直线上下运动。比例电磁铁的旋转带动旋转拨叉的旋转，同时旋转拨叉驱动嵌在导轨里的横轴做螺旋升降运动，横轴带动气门连接杆上下螺旋运动，即气门做上下直线螺旋运动，最终实现了运动换向功能。本实用新型是一种能清除气门与气门座圈之间的积炭，使气门关闭严密且结构简单的旋转式比例电磁铁驱动的发动机EGR阀。
文档编号F02D43/00GK201554561SQ200920313408
公开日2010年8月18日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者吴克刚, 谭政文, 韩志玉 申请人:湖南奔腾动力科技有限公司