一体型背压及EGR阀模块的制作方法

本发明涉及一种一体型背压及egr阀模块，更加详细地，涉及一种借助于egr阀的旋转而使得背压阀(integratedbackpressurevalve)从属地开闭的一体型背压及egr阀模块。

背景技术：

柴油机相比汽油燃料消耗比优秀，因此广泛使用于小汽车、公共汽车、卡车等常用车辆和整个产业。但是，柴油机车辆排出的废气中含有一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、氮氧化物(nox)等有害物质。其中，氮氧化物(nox)是在高压、高温时氧气和氮气相结合而产生的，是酸雨的主要原因，被认为是引起建筑物腐蚀及生态破坏、造成人体支气管炎、肺炎、哮喘等各种呼吸器官疾病的原因。

通常，所谓的废气再循环(egr；exhaustgasrecirculation)指的是用于使得发动机排出的废气中的一部分重新循环至发动机的进气系统从而使得废气和外部气体一起燃烧的技术。其优点在于，通过使得废气再循环可以减少向大气中排放的nox。

egr根据使得废气再循环的位置而可以分为高压egr(hpegr；highpressureegr)、低压egr(lpegr；lowpressureegr)。具体地，高压egr在涡轮增加器涡轮前端利用连接至进气管侧的再循环通道将压降没有多少的高温高压的废气用作egr气体。

与此不同，低压egr和高压egr的区别在于，在涡轮后端利用连接至空压机前端的外部气体进入通道侧的再循环通道将相比于高压egr压降相对较多的废气用作egr气体。

尤其，低压egr作为设置于doc(dieseloxidationcatalyst，柴油机氧化催化剂),dpf(dieselparticulatefilter，柴油机微粒过滤器)及/或scr(selectivecatalyticreduction，选择性催化还原)后端的构成，具有再循环的气体内污染物质比高压egr相对更少的优点。此外，低压egr与高压egr相比还具有在冷却进气温度及egr气缸分配性方面相对有利的优点。最近，聚焦于低压egr在改善实际燃烧消耗率方面带来的有利效果，不仅在安装有柴油机的汽车而且在安装有汽油机的汽车也适用低压egr，对低压egr的关心日益增高。

图6是示出根据现有技术的egr阀单元的图，参照图6公开了低压egr装置1的构成包括：低压egr调整阀4，其对向气体进入的进气通道2诱导egr气体的低压egr通道3的开口度进行调整；进气拧紧阀5，其使得在进气通道2和低压egr通道3的汇合部产生进气负压；一个电动驱动器6，其驱动低压egr组成阀4；链接装置7，其使得电动驱动器6的输出特性改变而驱动进气拧紧阀5；ecu8(相当于发动机控制单元的控制装置)，其控制电动驱动器6的操作；其中，链接装置7包括：凸轮板12，其和低压egr组成阀4一体旋转，形成有凸轮槽11；从动臂14，其和进气拧紧阀5一体旋转，设置有配合搭挂在凸轮槽11的从动销13。

根据所述现有技术，现有的低压egr在排气端分开设置背压阀和egr阀，从而整体系统大且重，因此难以控制，并且具有暴露在高温下的背压阀直接影响产品的耐久度而导致产品价格上升及系统重量增加的问题。

此外，为了egr阀和背压形成阀的联动而选择了凸轮结构，该凸轮通常是使用sus进行制造，但是在驱动过程中其重量导致的负荷很大，所以难以移动，而且具有因为凸轮的惯性矩而导致阀门间的迅速联动和控制困难的问题。

技术实现要素：

本发明为了克服如上所述的现有技术的问题，通过一个实施例来提供一种可以消除凸轮方式的阀单元的缺点的一体型背压及egr阀。

根据本发明的一个侧面，包括：背压阀，其配置于进气通道内，进气通道用于从外部吸入新鲜空气；egr阀，其设置在低压egr通道上，低压egr通道沿和所述进气通道的长度方向形成规定角度的斜线方向连接，对从发动机排出并通过涡轮的废气进行再循环；以及凸轮，其使得所述egr阀和背压阀相互连接，在本体内侧形成有销导孔，销导孔和与egr阀联动的销相结合，所述销导孔设置为曲率半径中心相面对且在相对的中间位置具有拐点，在和egr阀联动的销紧固连接至销导孔的状态下，凸轮固定于背压阀的轴并旋转，所述背压阀可借助于egr阀的旋转而从属地开闭。

所述销导孔包括：第一销导孔，其只驱动所述egr阀；以及第二销导孔，其同步驱动所述egr阀和背压阀。

在所述结构中，所述第一销导孔在销沿顺时针方向或逆时针方向移动的期间使得背压阀不发生变位。

另外，所述第二销导孔在销沿逆时针方向移动的期间使得背压阀从打开的状态沿逆时针方向旋转至关闭状态。

此时，所述销导孔还可包括第三销导孔，第三销导孔在egr阀逆转时使得背压阀和egr阀同步。

在所述结构中，所述第三销导孔可在销沿顺时针方向移动的期间使得背压阀从打开的状态沿顺时针方向旋转至关闭状态。

根据本发明，所述egr阀、背压阀及凸轮可以形成为一体型的三通阀模块。

优选地，所述低压egr通道的直径可以以比进气通道的直径小的形式形成。

根据本发明的一个实施例，一体型背压及egr阀模块与现有技术相比结构简单、制作容易，可以节省成本，低压egr区间由于输出齿轮的重量减少导致惯性力矩减少，从而可以促使产品重量减少以及马达负荷减少。

另外，因马达负荷减少使得马达的耐久性增加，能够实现快速控制，从而产品整体的耐久性增加，可以降低现有技术中需要的马达性能要求，提供更加紧凑的阀模块。

根据需要可以容易地变更背压阀和egr阀的驱动区间，可以容易地对逆转及同步驱动区间的凸轮进行设计。

附图说明

图1是示出用于说明安装本发明的阀模块的位置的内燃机的整体概略图。

图2是示出根据本发明一个实施例的阀模块的构成的图。

图3至图5是示出egr阀和背压阀的开口度状态的图。

图6是示出根据现有技术的egr阀单元的图。

图7是示出销驱动第一销导孔、第二销导孔、第三销导孔的过程的图。

具体实施方式

以下说明的实施例是为了使得该领域技术人员容易理解本发明的技术思想而提供的，但本发明并不限定于此。此外，附图中表现的事项是为了容易说明本发明的实施例而图示化的图，可以和实际体现的形态不同。

当提及某一构成要素和另一构成要素连接或结合时，虽然可以直接和另一构成要素连接或结合，但应该理解为也可以在中间存在其他构成要素。

并且，这里的“连接”指的是，包括一个部件和另一部件的直接连接、间接连接在内的粘附、附着、紧固连接、接合、结合等所有物理连接。

此外，“第一、第二”等表达作为只用作区分多个构成的用途的表达，不限定构成之间的顺序或其他特征。

单数的表达，除非在上下文中明确表示不同，也包括复数的表达。“包括”或“具有”等用语用于表示记载于说明书中的特征、数字、步骤、操作、构成要素、部件或它们组合的存在，可以解释为，可以增加一个或一个以上的其他特征或数字、步骤、操作、构成要素、部件或它们组合。

以下，参照附图对本发明的egr阀模块进行详细说明。

首先，参照图1对本发明内燃机的整体结构进行简略说明。图1是示出用于说明安装本发明的阀模块的位置的内燃机的整体概略图。

本发明的发动机燃烧室设置有进气管和排气管。在向进气管侧供给气体的通道上设置有涡轮增压器的空压机。空压机的下游设置有中间冷却器，并且设置有对向进气管内流入的进气量进行控制的进气节流阀。

在排气管连接有用于将废气排至大气中的排气通道。涡轮增压器的涡轮(t.)连接于排气通道，在涡轮(t.)的下游，作为用于净化废气的排气后处理装置，设置有dpf及/或触媒装置和消音器。

同时，在排气通道可以设置用于使得废气的一部分再循环至进气系统的egr系统。通常，egr系统中设置有egr冷却器和egr阀，egr冷却器用于使得高温状态的废气温度降低，egr阀用于对流入至egr通道的废气的流量进行控制。

本发明的内燃机适用低压egr作为egr系统。低压egr如背景技术中所述的那样，虽然具有冷却进气温度及egr汽缸分配性良好、有利于改善实际燃料消耗率的优点，但是，必定伴随着需要形成用于使得废气再循环的背压的课题。在本发明中，为了低压egr，作为用于生成背压的阀门，可以设置egr阀和三通阀。后面将对此进行具体说明。

更加具体地，本发明的低压egr作为在消音器前端的排气通道分支并使得废气的一部分循环至进气系统的装置，在此也设置有egr冷却器(exhaustgasrecirculationcooler)和用于控制向egr通道流入的废气的egr阀。作为参考，图1中示出的dpf(dieselparticulatefilter,柴油机微粒过滤器)可以用触媒转换器代替或当适用于汽油车时用gpf(gasolineparticulatefilter，汽油颗粒过滤器)代替，根据情况也可以设置为和触媒转换器的组合。

从空气净化器(a.c.)获得的新鲜空气(freshair)经过进气通道20向涡轮增压器的空压机(c.)侧流动，在流入至空压机(c.)之前，和通过egr通道进行再循环的废气混合。混合气体的流动方向与空压机(c.)侧相面对。

作为参考，可以设置有检测内燃机的曲柄轴的旋转的曲柄角传感器或输出根据油门踏板开口度的信号的油门传感器(位置传感器或开口度角度传感器等)。利用曲柄角传感器和油门传感器可以决定车辆的目标输出和由此决定的发动机燃烧室的燃料喷射量、应该流入进气管的目标空气量以及对本发明的egr阀开口度最重要的egr率(egrrate)等。

作为参考，本发明的阀模块可以设置于图1中用虚线表示的部分。

以上面观察的内燃机的构成为基础，参照图2至图5，对本发明的阀模块的特征进行更加具体说明。

图2示出根据本发明一个实施例的阀模块的构成，图3至图5示出egr阀和背压阀的开口度状态。

参照图2至图5，一体型背压及egr阀模块包括egr阀100、背压阀200及使得egr阀100和背压阀200相互连接的凸轮300。

背压阀200配置于进气通道20内，进气通道20用于从外部吸入新鲜空气。并且，egr阀100设置在低压egr通道10上，低压egr通道10沿和进气通道20的长度方向形成规定角度的斜线方向连接，使得从发动机排出并通过涡轮的废气进行再循环。

这里，egr阀100和背压阀200均相当于蝶阀(flapvalve)。

此外，这里，egr阀100指的是低压egr阀，背压阀200指的是用于在egr通道10和进气通道20的汇合处形成背压的背压生成阀。背压阀200虽然也起到调节吸入的新鲜空气的量的作用，但主要起到使得egr气体的再循环及混合容易的辅助作用。

此外，如图1所示，在背压生成阀的前端可以设置有对进入的新鲜空气的量进行调节的另外的节流阀(throttle)。

凸轮300使得egr阀100和背压阀200相互连接，在凸轮300的本体内侧形成有销导孔310，销导孔310与和egr阀100联动的销110相结合，销导孔310可以形成为用至少2个以上的区划区分的曲线区间。这里，区分的曲线区间在相互不同的地点可具有不同的曲率半径的中心。

而且，针对销导孔310的曲线区间，相互不同的两个区间的曲率半径中心相互面对，在相对中间的位置具有拐点，和egr阀100联动的销110紧固连接于销导孔310，以所述状态，凸轮固定于背压阀200的轴并旋转。

换句话说，销导孔310的形状，如图3所示，在凸轮300的旋转面所形成的平面上，曲率半径中心以凸轮300的主体为基准遇到面对不同方向的2个圆弧并形成拐点。

优选地，销导孔310的形状包括：第一销导孔311，其只驱动egr阀100；以及第二销导孔312，其同步驱动egr阀100和背压阀200。

这里，第一销导孔311在销110以驱动轴(egr阀的旋转轴)为中心沿顺时针方向或逆时针方向移动的期间使得背压阀200不发生变位。

另外，第二销导孔312为在销110以驱动轴(egr阀的旋转轴)为中心沿逆时针方向移动的期间使得背压阀200从打开的状态沿逆时针方向旋转至关闭状态的区间。

在所述凸轮构成中，根据本发明的一个实施例的销导孔310还可以包括第三销导孔313，第三销导孔313在egr阀100逆转时使得背压阀100和egr阀200同步。

第三销导孔313为在销110沿顺时针方向移动的期间使得背压阀200从打开的状态沿顺时针方向旋转至关闭状态的区间。

根据本发明的一个实施例的背压阀200的特征在于，借助于egr阀100而从属地开闭。公开了对根据现有技术的egr阀和背压阀分别进行控制的阀单元，但是，其是使得成本上升以及使得控制的复杂性增加的原因。本发明中，仅提出与egr阀100和背压阀200联动的阀模块的结构。

根据本发明的主要特征，egr阀100和背压阀200借助于凸轮300联动并移动，尤其，背压阀200借助于egr阀100的旋转从属地开闭。

在所述结构中，如果和egr阀100联动的销110在第一销导孔311沿顺时针方向或逆时针方向旋转，则此期间连接至凸轮300的背压阀200不旋转。

并且，如果和egr阀100联动的销110在第二销导孔312沿逆时针方向旋转，则连接至凸轮300的背压阀200也沿逆时针方向旋转。

参照图2至图5，对所述机制进行更加具体说明。作为参考，这里省略了齿轮部的构成。

再次参照图2至图5，和egr阀100联动的销110在第一销导孔311移动且egr阀100的开口度为0时,进气通道20上只流动新鲜空气。最初，背压阀200以完全打开的状态开放。

和egr阀100联动的销110在第二销导孔312移动且egr阀100以规定的开口度角以上开放时,egr气体向进气通道10侧供应，供应的egr气体和新鲜气体相遇并混合。

和egr阀100联动的销110在第二销导孔312移动且egr阀100向逆时针方向以规定的开口度角以上开放时,凸轮300拉动背压阀200而使得背压阀200和egr阀200一样沿逆时针方向旋转。此时，进气通道20和egf通道10的切点侧的阀关闭，由此进气流速加快，进气和egr气体的混合变活跃。

此外，和egr阀100联动的销110在第二销导孔312使得egr阀100以最大的开口度角开放时,凸轮300和背压阀200一起联动，从而完全关闭背压阀200，向进气通道10的下游只供应egr气体。此时，借助背压阀200在进气通道10的下游侧形成最大背压，egr气体的供给速度也变得更快。

另外，如果和egr阀100联动的销110在第三销导孔313沿顺时针方向移动，则背压阀200从打开的状态沿逆时针方向旋转至关闭状态。发动机停止或停止后，经过egr阀100关闭的位置，egr阀100逆向旋转时，可以去除egr阀100侧的废气内的污染物质。

参照图7，对由销110的驱动引起的所述egr阀100、背压阀200的驱动过程进行整理如下。

图7是示出销驱动第一销导孔、第二销导孔、第三销导孔的过程的图。

图7所示的a区间作为和egr阀100联动的销110使得第二销导孔312旋转的区间，其特征在于，如果销110使得a区间沿逆时针方向旋转，则egr阀100和背压阀200向逆时针方向同步驱动。

接着，b区间作为销110使得第一销导孔311旋转的区间，是背压阀200不旋转而只有egr阀100驱动(旋转)的区间。

接下来，c区间作为销110使得第三销导孔313驱动的区间，是发动机停止或停止后，egr阀100逆向旋转的同时进行清洁来去除egr阀100侧的废气污染物质的区间。

此外，d区间作为一种缓冲(buffer)区间，是即使驱动销110也不传递力而不会引起阀的驱动(旋转)的区间。

最后，e区间作为根据销110的旋转使得egr阀100和背压阀200同步驱动的区间，更加具体地，是egr阀100背压阀200同步地沿和销110的旋转方向相反的方向旋转的区间。

如此，本发明的特征在于，根据销110在第一销导孔311、第二销导孔312、第三销导孔313中哪个位置旋转而可以在不驱动背压阀200的情况下只驱动egr阀100，也可以使得egr阀100和背压阀200同步驱动。

接下来，根据本发明的一个实施例，可以使得egr通道10沿和所述进气通道20的长度方向形成规定角度的斜线方向连接。如果使得egr通道10和进气通道20沿直角连接，而不是沿斜线方向连接，则在位于进气通道20的背压阀200积累氮氧化物等异物，从而成为阀门故障的原因。因此，使得egr通道10和进气通道20沿斜线方向连接，从而可以防止阀门故障。

此外，所述egr阀100、背压阀200及凸轮300可形成为一体型的三通阀模块。

此外，本发明的另一实施例中，egr通道10的直径以比进气通道20的直径小的形式形成。换句话说，低压egr通道的截面积和进气通道20的截面积比较时，预先将低压egr通道的截面积设定得较小，只开放egr阀100且背压阀200关闭时，可以使得向蜗轮增压器方向流动的混合气体的流量变小。

参照图2至图5、图7，和前述的图6的现有技术进行比较，针对图6的现有技术的阀结构，本发明相当于反凸轮(inversecam)结构。所谓反凸轮指的是，原动件和随动件的作用相反，在本说明书中，现有技术情况下起到原动件作用的凸轮在本发明中起到随动件的作用。

如果在现有技术中必需设置用于使得背压阀和egr阀连接的随动臂14，则本发明中可以省略用于使得背压阀和egr阀连接的随动臂，因此，优点在于即使用少数的部件也可以执行相同的功能。

最重要的是，图6所示的现有技术的阀中，凸轮位于设置有马达和齿轮单元的驱动轴上(egr阀侧)，因为难以控制凸轮的惯性负荷，由此消耗的电力多，本发明中，凸轮位于从动轴上(背压阀侧)，而不是驱动轴上，从而阀开闭驱动中产生的惯性负荷比现有技术少。具体地，即使是只使得egr阀旋转的区间，如果图6所示的现有技术中需要整个凸轮旋转，那么在本发明中若egr阀中只有包含销的部分旋转就足够，所以马达所产生的负荷相对较少。

综合以上内容，本发明的一体型背压及egr阀模块，与现有技术相比，结构简单，制作容易，可以节省成本，低压egr区间由于输出齿轮的重量减少导致惯性力矩减少，从而可以促使产品重量减少以及马达负荷减少。

另外，因马达负荷减少使得马达的耐久性增加，能够实现快速控制，从而产品整体的耐久性增加，可以降低现有技术中需要的马达性能要求，提供更加紧凑的阀模块。

根据需要可以容易地变更背压阀和egr阀的驱动区间，可以容易地对逆转及同步驱动区间的凸轮进行设计。

本说明书的意图并非通过所提出的具体的术语来限定本发明。因此，虽然参照以上记述的实施例详细说明了本发明，但是如果是在本发明所属的技术领域具有通常知识的技术人员，则在不脱离本发明的范围的情况下可以对本发明的实施例进行改造、变更及变形。

应理解的是，本发明的范围通过后面叙述的权利要求书体现，而不是通过所述详细说明，基于权利要求书的意思、范围以及其等价概念导出的所有变更或变形的形态均包含在本发明的权利范围内。