节流阀及发动机的制作方法

本实用新型涉及节流阀技术领域，更具体地说，涉及一种节流阀及发动机。

背景技术：

发动机内通常设置进气节流阀、燃气Trim阀和EGR阀等多种阀体。进气节流阀用在发动机进气管上，用于控制空气或者油气混合气进入发动机。燃气Trim阀(Trim通常代表阀门内件)用在发动机燃料供给系统上，用于控制燃料进入进气管或发动机。EGR阀用在发动机排气系统与进气系统之间，用于控制排气管中废气进入进气管。

现有进气节流阀、燃气Trim阀的壳体为管状，其内阀板形状通常为圆形。在阀板开度较小时，阀板开度变化小，而阀体的流通面积变化大。在阀板开度较大时，阀板开度变化反而对流通面积的影响变小。而流通面积会影响发动机的进气量、供油量，在发动机上表现怠速不稳、较高负荷时发动机控制不灵敏(突卸负荷易发生超转速停车、突加负荷发动机憋死等问题)，单杠循环变动(IMEP_COV，燃烧稳定性)较大等问题。

传统节气门受限于其结构，存在小开度时控制精度不够，大开度时控制不灵敏的特点。在发动机上的表现为怠速时发动机转速不稳，突加负载时发动机掉转速厉害或者发动机憋死等现象，也给发动机标定带来诸多不便和困难。

因此，如何提高节流装置开度的控制精度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供了一种节流阀，以提高节流装置开度的控制精度；本实用新型还提供了一种发动机。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种节流阀，包括节流阀壳体和架设于所述节流阀壳体内的阀板，所述节流阀壳体包括阀体进口、阀体出口，和设置于所述阀体进口与阀体出口之间的节流区，所述阀板架设于所述节流区；

所述节流阀壳体的内壁设置与所述阀板闭合配合的节流始点，和在所述阀板完全打开时的节流终点，所述节流阀壳体内壁还设置由所述节流始点圆弧过渡至所述节流终点的节流曲面。

优选地，在上述节流阀中，所述阀板包括垂直布置，并分别位于所述节流始点的第一节流位置，和位于所述节流终点的第二节流位置。

优选地，在上述节流阀中，所述阀板在节流转动时，与所述第一节流位置形成的节流开度角θ；所述阀板的端部与所述节流曲面的节流间距d，与所述节流开度角θ呈线性正比例关系。

优选地，在上述节流阀中，所述节流区包括所述阀板闭合的闭合半径R，和所述阀板开启至节流位置时的节流半径r，所述节流间距d为所述闭合半径R和所述节流半径r的差值，所述节流间距和所述节流开度角的比例系数为R/(150～200)。

优选地，在上述节流阀中，所述节流间距和所述节流开度角的比例系数为R/180。

优选地，在上述节流阀中，所述阀板在节流转动时，与所述节流曲面之间围成节流流通区，所述节流流通区的流通面积S与所述节流开度角呈线性正比例关系。

优选地，在上述节流阀中，所述节流阀壳体上还设置有对所述阀体进口和所述阀体出口的流量差值进行监测的压差传感器。

优选地，在上述节流阀中，所述节流阀壳体上分别设置对所述阀体进口的流量压力进行监测的第一压力传感器，和对所述阀体出口的流量压力进行监测的第二压力传感器。

一种发动机，其上设置有对进气量进行调节的节气门，所述节气门为如上任意一项所述的节流阀。

本实用新型提供的节流阀，包括节流阀壳体和架设于节流阀壳体内的阀板，节流阀壳体包括阀体进口、阀体出口，和设置于阀体进口与阀体出口之间的节流区，阀板架设于节流区；节流阀壳体的内壁设置与阀板闭合配合的节流始点，和在阀板完全打开时的节流终点，节流阀壳体内壁还设置由节流始点圆弧过渡至节流终点的节流曲面。阀板位于节流阀壳体内，流体通过阀体进口流入，由阀体出口流出，通过阀板在节流阀壳体内的翻转角度进行流量控制，阀板在节流阀壳体之间翻转区域，为对流量进行调节的节流区。节流阀壳体在节流始点，其内壁与阀板闭合配合，在节流终点阀板完全打开，阀板通过与节流阀壳体位于节流始点和节流终点之间的内壁间距变化，调节流量。将节流阀壳体的内壁设置由节流始点圆弧过渡至节流终点的节流曲面，随阀板的转动，使得阀板的端部与节流曲面的间距均匀过渡，开度控制更加准确，避免阀板节流面积的突变造成的节流阀节流不稳，节流控制精度更加精准，提高了节流阀的控制精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的节流阀上视结构剖视图；

图2为本实用新型提供的节流阀的主视结构剖视图；

图3为图2的右视结构剖视图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种节流阀，提高了节流装置开度的控制精度；本实用新型还提供了一种发动机。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，图1为本实用新型提供的节流阀上视结构剖视图；图2为本实用新型提供的节流阀的主视结构剖视图；图3为图2的右视结构剖视图。

本实用新型提供了一种节流阀，包括节流阀壳体1和架设于节流阀壳体1内的阀板2，节流阀壳体1包括阀体进口11、阀体出口12，和设置于阀体进口11与阀体出口12之间的节流区，阀板2架设于节流区；节流阀壳体1的内壁设置与阀板2闭合配合的节流始点14，和在阀板2完全打开时的节流终点15，节流阀壳体1内壁还设置由节流始点14圆弧过渡至节流终点15的节流曲面13。阀板2位于节流阀壳体1内，流体通过阀体进口11流入，由阀体出口12流出，通过阀板2在节流阀壳体1内的翻转角度进行流量控制，阀板2在节流阀壳体1之间翻转区域，为对流量进行调节的节流区。节流阀壳体1在节流始点14，其内壁与阀板2闭合配合，在节流终点15阀板2完全打开，阀板2通过与节流阀壳体1位于节流始点14和节流终点15之间的内壁间距变化，调节流量。将节流阀壳体1的内壁设置由节流始点14圆弧过渡至节流终点15的节流曲面13，随阀板2的转动，使得阀板2的端部与节流曲面13的间距均匀过渡，开度控制更加准确，避免阀板2节流面积的突变造成的节流阀节流不稳，节流控制精度更加精准，提高了节流阀的控制精度。

在本案一具体实施例中，阀板2包括垂直布置，并分别位于节流始点14的第一节流位置，和位于节流终点15的第二节流位置。由于节流阀壳体1内壁为圆弧过渡结构，且随阀板2的转动，阀板2端部与节流阀壳体1内壁间距逐渐变化，使得节流阀的阀体进口11和节流出口12位于不同的水平线，为满足节流阀的安装要求，避免阀板2转动对节流阀安装后，与阀体进口11和阀体出口12产生干涉，需要对阀板2的转动角度进行控制。阀板2在节流始点14将节流阀内部全部关闭，在节流终点15对节流阀完全打开，以阀板2处于节流始点14时，关闭节流阀的位置为第一节流位置，以阀板2处于节流终点15时，完全开启节流阀的位置为第二节流位置，设置阀板2在第一节流位置和第二节流位置相互垂直，即，阀板2在节流工作时，其节流转动的角度为0°～90°，依据阀板2的转动角度对节流阀壳体1内壁的节流区范围进行设置，避免结构更改后的节流阀体积变化较大，保持其适用范围的广泛性。

在本案一具体实施例中，阀板2在节流转动时，与第一节流位置形成的节流开度角θ；阀板2的端部与节流曲面13的节流间距d，与节流开度角θ呈线性正比例关系。阀板2由第一节流位置开始转动，以该位置为阀板2的转动始点，随阀板2的转动，阀板2与第一节流位置之间形成一节流开度角θ，节流阀内流体的流通面积S随节流开度角θ的变化而变化。阀板2的端部与节流曲面13之间为流体的流通区域，该部分流通面积S的大小，决定了流体流量的大小。阀体2与节流曲面13之间的流通面积S与阀板2端部和节流曲面13之间的间距相关，以阀板2和节流曲面13之间的最大距离设定为节流间距d，随节流开度角θ的逐渐变大，节流间距d逐步变大，将节流间距d与节流开度角θ以线性正比例关系进行设计，则通过对节流开度角θ的控制，可准确的控制阀板与节流曲面之间的节流间距d，即对节流阀的流量可获得精确的变化量，适应发动机节气门的控制，可准确的控制进气量，提高发动机的工作效率和节能性。

当然，节流曲面13与阀板节流开度角θ的对应关系可根据不同的对应关系进行设定，满足不同工况的工作需要，由于节流曲面的结构设计，可通过节流开度角θ与节流间距d的对应关系，达到精准控制节流流量的目的，提高了节流阀的控制精确度。

在本案一具体实施例中，节流区包括阀板2闭合的闭合半径R，和阀板2开启至节流位置时的节流半径r，节流间距d为闭合半径R和节流半径r的差值，节流间距d和节流开度角θ的比例系数为R/(150～200)。

同时，阀板在节流转动时，与节流曲面之间围成节流流通区，节流流通区的流通面积S与节流开度角呈线性正比例关系。

因此，由于阀板的节流开度角θ和节流间距d的线性比例关系，因此对节流阀的流通面积S可通过正比例计算进行精准控制。

具体地，设定闭合半径R，节流半径r，设定节流开度角θ和节流间距d的比例系数为k，则节流曲面的轨迹极坐标系方程为：

r＝R+kθ，其中θ为0°～90°；

从而获得，节流间距d与节流开度角θ的关系为；

d＝r-R＝kθ；

通过节流间距与节流开度角的关系，可获得阀板的节流开度角为θ时，对应位置节流阀的流通面积S，设定阀板开启时，对应节流曲面的周长为L，则：

L＝2(π*R+2*d)；

S＝2(πR*d)；

推导为：

S＝2(πR*kθ)；

当节流开度角θ＝90°时，可得到：

S＝πR²；

推导为：

2(πR*k*90)＝πR²；

进而得到：

k＝R/180。

通过以上推导可知，R是常数，k为与R相关的常数，则，流通面积S与节流开度角θ呈线性正比例相关。

当k＝R/180时，可通过最小的节流阀体积，获得最大流通面积，当然，本案不限于k＝R/180，设定比例系数k为R/(150～200)，k为与节流开度角的最大开度相关的常数，通过对阀板的最大开度角进行控制，获得不同流量控制范围的阀体，使得阀体具有不同开度范围控制，从而可根据不同的使用环境，获得对节流阀不同的控制效果。

优选地，节流间距d和节流开度角θ的比例系数为R/180。

将本案节流阀结构应用于发动机领域，用于节气门作用，布置于发动机进气管路上，可以改善发动机怠速不稳、高负荷突加负载或突卸负载时发动机转速控制能力差的缺点，也降低了系统的标定复杂性。

用于燃料供给控制上，可以使得发动机燃料控制更加精确，对发动机标定、燃料相应性，空燃比控制都有很大的改善作用。

用于EGR阀作用，同样可以改善EGR律的控制精度，降低标定难度。

在本案一具体实施例中，节流阀壳体1上还设置有对阀体进口11和阀体出口12的流量差值进行监测的压差传感器3。在汽车领域，节流阀应用时，其开度通过汽车ECU控制，为准确获取节流阀的流通面积，通过设置压差传感器，准确的获得阀体进口和阀体出口的流量差，实时的实现对节流阀的流量监测。

在本案一具体实施例中，节流阀壳体1上分别设置对阀体进口的流量压力进行监测的第一压力传感器，和对阀体出口12的流量压力进行监测的第二压力传感器。流体流经节流阀的流量压力，可通过分别设置于阀体进口和阀体出口的第一压力传感器和第二压力传感器，获取压力。

压差传感器3通过螺栓固装，在节流阀壳体1上设置节流阀前压力取口5和节流阀后压力取口6，以对节流阀进、出口的压力进行准确监测。

通过对节流阀流量的检测，通过压力、压差传感器以及，可控的节流阀的流通面积，可根据伯努利方程，精准获得节流阀流通的流体流量，获得流量反馈，进一步实现对节流阀控制的精准性，解决节流阀在小开度时控制精度差，打开度时控制精度不灵敏的缺点。

基于上述实施例中提供的节流阀，本实用新型还提供了一种发动机，其上设置有对进气量进行调节的节气门，该发动机上设有的节气门采用上述实施例中提供的节流阀结构。

由于该发动机采用了上述实施例的节流阀，所以该发动机由节流阀带来的有益效果请参考上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。