专利名称：排气再循环阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于例如车辆等的内燃机的排气再循环系统的排气再循环阀。
通常，为了减少布置在汽车等上的内燃机的排气中的氧化氮(NOx)的量，使用排气再循环控制系统来将排气的一部分送回至内燃机的进气口，以便使该部分排气再次燃烧。
现在请参阅
图16，它示出了合并有先有技术的排气再循环阀(简化为EGR阀)的排气再循环系统。在该图中，标号1表示内燃机，标号2表示布置在内燃机1中的燃烧室，标号3表示使排气得以从其通过的与燃烧室2连接的排气管，标号4表示与排气管3连接的排气再循环冷却器，即EGR冷却器，用于从燃烧室2取一部分排气以便使其冷却，标号5表示与EGR冷却器4连接的排气再循环阀(即EGR阀)，用于接受由EGR冷却器4冷却的排气以及用于调整返回内燃机1的进气管(图中未示出)的排气的量，标号10表示一个电磁阀，依据发动机负荷而变的负荷循环的负荷信号施加给它，该阀在其打开状态和关闭状态之间的变换每秒发生几十次，用于将负荷循环压力下的压缩空气供给排气再循环阀5，标号11表示减压阀，用于将来自安装在汽车等上的压缩机的压缩空气的压力降低至预定压力以及用于将该预定压力的空气供给电磁阀10。
EGR阀5设有一个控制阀6和一个压力室9，该压力室9由密封件7和活塞环8与在EGR阀中的另一空间分开。通过减压阀11和依据负荷信号控制着通过减压阀11的压缩空气的压力的电磁阀10，正压力的空气从安装在汽车上的压缩机(图中未示出)供给压力室9。排气再循环阀5制造得可以依据由电磁阀10供给的空气的压力来改变它的控制阀6的开度，以便控制欲再循环的排气的量。在EGR阀5的控制下再循环的排气被供入内燃机1的进气管(图中未示出)，然后与吸入内燃机的空气混合，结果，内燃机1的燃烧室2的温度降低，因此排气中所含的氧化氮的量减少。
排气在它刚从排气管3排出之后保持在高温下，但是当它达到排气再循环阀5时，它的温度便降低了，因为它已被EGR冷却器4所冷却。结果，从排气传给EGR阀5的热量减少，因此，密封件7和活塞环8因热而老化的程度降低。
现在请参阅图17，它示出了上述先有技术EGR阀5的结构的剖视图。在图中，标号12表示有布置在其内的排气通道15和进气口12a的壳体，标号13表示排气通道15的排气进口，用于接受从内燃机1的排气管3排出的排气，标号14表示排气通道15的排气出口，用于将排气供入内燃机1的进气管(图中未示出)，标号16表示布置在壳体12内的排气进口13处的环形阀座，控制阀6可以与阀座16接触。另外，标号17表示安装在壳体12中并且可以与上、下滑动的控制阀6滑动地啮合的一个滑动件，标号17a表示布置在安装在壳体12中的滑动件17之下位于排气通道15的上部的一个桶形容器，用于防止包含在排气中的碳等进入EGR阀5，标号17b表示设于容器17a中的一个金属纤维滤清器，用于将附着在控制阀6的滑动件上的碳等刮下，以便防止包含在排气中的碳等进入EGR阀5。
标号8表示盘形压力板，它的中央部分用螺母18a固定在控制阀6的上端，标号19表示压缩弹簧，用于将压力板18沿着向上的方向推动，标号20表示用螺栓20a固定在壳体12上的一个缸，标号22表示可以在缸20内滑动的一个活塞，用于密封和形成压力室9的密封件7和用于确保活塞22可以稳定地在缸20内滑动的活塞环8位于缸20和活塞22之间的间隙内。用于将预定压力下的控制空气供入压力室9的压力作用口21连在缸20上。
在有上述结构的先有技术的排气再循环阀5中，活塞以这样的方式向下推动，即它的行程取决于通过压力作用口21供入压力室9的控制空气的压力，而控制阀6以这样的方式打开，即它的开度取决于活塞的行程，结果，从内燃机1排气管3排出的排气便通过排气通道的进口13进入排气通道15并且通过排气通道的出口14达到内燃机的进气口，然后排气与燃料和空气的混合物混合，然后被供入内燃机1的燃烧室2，以便排气产生补燃。因此，排气内有毒成分的氧化氮的量减少。
从用于汽车的压缩机中来的空气被保持在高压下；它的压力通常在每平方厘米5公斤和每平方厘米9公斤之间，因此，当来自压缩机的压缩空气直接供给其打开和关闭之间的变换每秒重复几十次的电磁阀10时，很难将排气再循环阀5的控制阀6的开度控制在小开度值或中等开度值的范围内，因此，在利用减压阀11将压缩空气的压力降低至预定压力后才将其供给电磁阀10。
在有上述结构的先有技术的排气再循环阀中，中等开度的控制操作是在控制施加给电磁阀10的负荷循环信号之下进行的，但是，通过电磁阀10供给压力室9的空气压力是变化的，因为通过减压阀11的空气压力是随着来自作为空气源的压缩机的压缩空气的压力而变化的，因此先有技术的排气再循环阀有以下缺点，即因为控制阀6的开度在小开度值范围内，例如在40％至20％的开度值范围内，或者在中等开度值的范围内的变化，而使该排气再循环阀不能有效地工作。而从降低内燃机的NOx和增加燃料消耗里程的观点来讲，是必须高度精确地控制控制阀6的中、小开度的。
它的另外的一个缺点是，难于将控制阀6的开度稳定地保持在小开度值上，因为当调节控制阀的开度时，必须将由电磁阀10供给压力室9的空气压力限制在中等开度值的范围内。另外因为其开度保持在小开度的控制阀6和阀座16之间的冲击的重复发生，该排气再循环阀的耐久性显著地降低了。
因此，本发明的目的是提供一种排气再循环阀，它的开度保持不变，与施加给它的空气压力的变化和供给它的排气压力的变化无关，因此，它可以高度可靠地工作。
根据本发明的第一方面的内容，所提供的排气再循环阀包括构成排气通道的一部分用于接受内燃机排气管的排气的壳体，该壳体容纳着用于控制从其通过的排气流量的一个阀装置；一个布置在该壳体内的固定缸；一个由布置在该固定缸内至少一个活动缸组成的活动缸总成；活动地布置在该活动缸总成内用于控制该阀装置开度的活塞；和用于分别地将压力作用在该活动缸和该活塞以便使它们通过各自预定冲程的压力作用装置。
在工作中，有上述结构的排气再循环阀通过借助压力作用机构的空气压力作用使活动缸和活塞移过各个预定冲程，则排气再循环阀可以将其开度控制至多个开度值之一，以便可靠地提供所需要的开度。另外，通过使活动件的预定冲程变短，则可以使排气再循环阀对于由压力作用机构所施加的空气压力的变化不敏感。
依据本发明的一个较佳实施例，该活动缸总成包括至少该第一活动缸和布置在该第一活动缸内的一个第二活动缸，并且该活塞位于该第二活动缸内。有多个活动缸的该排气再循环阀可以提供所要求的多个开度值。
最好是，该排气再循环阀还包括由至少该固定缸和该活动缸包围的一个第一压力室和由至少该活动缸和该活塞包围的一个第二压力室，并且该压力作用装置可以将压力作用于每个第一压力室和第二压力室。
施加给第一压力室的压力移动活动缸而施加给第二压力室的压力移动活塞。另外当压力作用于第二压力室时，活动缸和活塞沿着相反的方向移动，因此，该排气再循环阀可以提供小开度值。或者，该排气再循环阀还包括由至少该固定缸和该第一活动缸包围的一个第一压力室，由至少该第一和第二活动缸包围的一个第二压力室，由至少该第二活动缸和该活塞包围的一个第三压力室，并且该压力作用装置可以将压力作用于每个该第一，第二，和第三压力室。
最好是，活动缸总成和活塞的预定冲程彼此不同，另外，当活动缸总成包括多个活动缸时，多个活动缸的预定冲程彼此不同，因此预定冲程的各种组合可以为阀开度的控制提供许多开度值。
最好是，由该压力作用装置将压力作用在其上具有最大表面的该一个活动缸的预定冲程是最短的。因此，用于细调阀开度的作用于有最短预定冲程的活动缸的压力是最大的。即使排气压力的脉动作用于阀装置，该阀装置也不振动，因为固持阀装置的力是大的，因此在该阀装置的阀件和阀座件之间不发生冲击。
最好是，在该活动缸总成和该活塞中至少一个件具有压力作用在其每个上的两个对置表面，并且作用在每个两个对置表面上的压力是单独地控制的。因此，活动件可以在任一方向上迅速移动，该件移动之后所产生的实际冲击可以减小。
根据本发明的一个较佳实施例，该阀装置和该活塞的彼此相啮合的部分大致呈球形或锥形。因此即使阀装置的阀件行进的方向与活塞行进的方向由于由压力作用装置供应的空气压力的变化和排气流量的变化而不同，阀件和活塞的啮合部分可以适应方向之间的不同。
最好是，该排气再循环阀还包括靠在该活动缸总成的该一个活动缸上的一个接触部分，用于将该活动缸的运动范围限制至预定冲程。在该活动缸移过预定冲程之后，它可以由该接触部分可靠地阻挡住。
最好是，在该壳体内位于该固定缸之下设有一个低压力室，或者可以将压力作用给它，或者将其密封。活动缸或者活塞的移动可以通过控制低压力室内的空气压力来控制。
根据本发明的第二部分的内容，所提供的排气再循环阀包括一个构成排气通道一部分用于接受内燃机排气管排气的的壳体，该壳体容纳着一个用于控制从其通过的排气流量的阀装置；安装在该壳体上的一个缸；活动地布置在该缸内用于控制该阀装置开度的一个第一活塞；活动地布置在该缸内并且可以与该第一活塞相啮合的一个第二活塞，该第二活塞能够相对于该第一活塞在缸内滑过一个预定冲程；和用于分别地将压力作用于该第一活塞和第二活塞以便使它们移过各自预定冲程的压力作用装置。
在工作中，由压力作用装置供应的空气压力将第一和第二活塞移过各个预定冲程，借此将阀开度控制在多个开度值之一，因此该排气再循环阀可以可靠地提供所需要的阀开度。
最好是，第一和第二活塞的预定冲程彼此不同。
根据本发明的一个较佳实施例，由该压力作用装置对其施加压力的具有最大表面的该一个活塞的预定冲程是最短的。
最好是，在该第一和第二活塞中至少一个具有对其每个施加压力的两个对置表面，并且对于两个对置表面的每个所施加的压力是单独地控制的。
根据本发明的一个较佳实施例，该阀装置和该第一活塞的彼此可以啮合的部分大致呈球形或锥形。
最好是，该排气再循环阀还包括靠在该第二活塞上用于将该第二活塞的运动范围限制至预定冲程的一个接触部分。
还可以在该壳体内位于该缸之下设有一个低压室，或者可以对于其施加压力或者将其密封。
本发明的其它目的和优点从对如附图所示出的本发明的较佳实施例的下列描述将一目了然。
图1是本发明第一实施例的排气再循环阀的剖视图，其中该排气再循环阀是关闭的；图2是本发明第一实施例的排气再循环阀的剖视图，其中第一活动缸向下运动；图3是本发明第一实施例的排气再循环阀的剖视图，其中第一活动缸和第二活动缸都向下移动。
图4是本发明第二实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，该排气再循环阀是关闭的；图5是本发明第二实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，第一活塞因第二活塞的向下运动而被向下推动；图6是本发明第二实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，第一活塞被向下推动而第二活塞被向上推动；图7是本发明第二实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，第一和第二活塞因作用在各自压力室的压力而被向下推动；图8是本发明第三实施例的排气再循环阀的剖视图；图9是本发明第四实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，该排气再循环阀是关闭的；图10是本发明第四实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，在其内布置有第二活塞的第一活塞被向下推动；图11是本发明第四实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，第一活塞被向下推动而第二活塞被向上推动；图12是本发明第四实施例的排气再循环阀的剖视图，其中，第一和第二活塞都被向下推动；
图13是本发明第四实施例的排气再循环阀中压缩机压力和控制阀冲程之间关系的曲线图；图14是本发明第五实施例的排气再循环阀的一个实例的局部剖视图；图15是本发明第五实施例的排气再循环阀的一种变型的局部剖视图；图16是先有技术排气再循环阀系统的简图；图17是先有技术排气再循环阀的剖视图。
下面请参阅附图，其中，与先有技术排气再循环阀附图中一样的参考标号表示相同或相似的零件，现在介绍几个可替代的实施例。在下面的较佳实施例中，关于与先有技术阀相同零件的描述将被省略。
现在请参阅图1，2，3，它们显示了本发明一个实施例的排气再循环阀的剖视图。图1显示处于关闭状态的排气再循环阀。图2显示第一活动缸已经处于移动状态的排气再循环阀。图3显示第一活动缸和第二活动缸已经移动的状态。在这些图中，标号23表示用螺钉固定在壳体12上的一个圆筒形缸，标号24表示可以移动地布置在缸23中的第一活动圆筒形缸，形成在第一活动缸24下端的一个法兰部分24a啮合在缸23的一个大直径部分23a。当控制阀6关闭时，在法兰部分24a和壳体12的顶表面12a之间有一个间隙，如图1所示。因此第一活动缸24可以在活动范围A内滑动，即通过第一活动缸24的预定冲程。
标号26表示可以移动地布置在第一活动缸24内的一个第二圆筒形活动缸。第二活动缸26的活动范围由布置在第一活动缸24内的第一杆25和法兰部分24b所限制，因此，第二活动缸26可以在活动范围B内滑动，即通过第二活动缸26的预定冲程。标号28表示可以移动地布置在第二活动缸26内的一个柱形活塞，活塞28的活动范围由布置在第二活动缸26的上部的第二杆27和形成在第二活动缸26下端的一个法兰部分26a所限制，因此，活塞28可以在活动范围C内滑动，即通过活塞28的预定冲程。为了通过冲程A，B，和C的结合来提供控制阀6的各种行程，行程A，B和C被确定得彼此各不相同，这在以后将予以解释。
标号29表示第一压力作用口，该口将由至少被缸23和第一活动缸24所包围的一个压力室9a和一个阀29a相连通。标号30表示第二压力作用口，该口通过第一活动缸24内的一个小直径穿孔24c将被至少第一活动缸和第二活动缸24号26所包围的一个压力室9b和一个阀30a相连通。标号31表示第三压力作用口，该口通过在第一活动缸24内的一个小直径穿孔24d和在第二活动缸26内的一个小直径穿孔26b将由至少第二活动缸26和活塞28所包围的一个压力室9c与一个阀31a相连通。每一个阀29a，30a，31a都适于接收汽车内压力源33内的空气。另外，标号32表示第四压力作用口，该口将在活动缸24和26以及活塞28的最下端和壳体12之间形成的作为最低压力室的一个密封室9d与一个阀32a相连通。阀32a也适于接收汽车内压力源33的空气。
阀29a，30a，31a中的每一个都适于或者在每个阀将压力室9a，9b，9c中的相应的一个与大气相连通的第一模式下工作，或者在每个阀将压力室9a，9b，9c中的相应的一个与压力源相连通的第二模式下工作，以便在正压力下将空气供给压力室中的相应的一个。阀32a适于在它将密封室9d与大气相连通的第一模式，在它将密封室9d与压力源相连通的第二模式中的任一模式下工作，以便在正压力下将空气供给密封室和在阀关闭的第三模式下工作。
图1示出有上述结构的排气再循环阀的一种状态，其中，所有阀29a，30a，31a，32a中的每个都将相应的压力供应口与大气相连通。在该状态下，图中的控制阀6由弹簧19的弹力按照向上的方向被推动，因此，由阀座16和控制阀6构成的阀件是关闭的，同时，活塞28被向上推动。结果，活塞28借助第二杆27将第二活动缸26向上推动，而第二活动缸26借助第一杆25推动第一活动缸24。图2显示排气再循环阀的一种状态，其中，只有阀29进入第二种模式，即压力作用模式，而其它阀仍处于它们的示于图1中的模式。作用在压力室9a中的空气压力将第一活动缸24向下推动直至缸24与壳体12的上端面12a相接触为止；第一活动缸24被向下推动通过了冲程A。结果，第一活动缸24借助第一杆25，第二活动缸26，第二杆27，和活塞28将控制阀6向下推动通过冲程A然后，阀件被打开。图3显示排气再循环阀的一种状态，其中，阀30a以及阀29a已经进入第二种模式，即压力作用模式，而其它阀仍处于它们的示于图1的模式。当空气压力作用在压力室9b以及压力室9a时，第二活动缸26被推向下，因此第二活动缸26借助第二杆27和活塞28进一步将控制阀6向下推动通过冲程B。结果，控制阀6的行程达到冲程A＋B之和，因而，在图3状态下排气再循环阀的开度大于图2状态下的开度。
另外，当阀31a以及29a，30a进入第二种模式时，即压力作用模式时，活塞28也移动，结果，控制阀6的行程达到冲程A＋B＋C之和，排气再循环阀的开度达到与行程A＋B＋C相应的最大值。
假如，如图1，2，3所示，在冲程A，B，C之中建立起不等式A＜B＜C和关系(A＋B)≠C，则可以在排气再循环阀全开的全开状态和排气再循环阀全关的关闭状态之间，为排气再循环阀设定与综合冲程相应的8个开度值，即0，A，B，C，A＋B，A＋C，B＋C，和A＋B＋C。因此，只有控制每个压力室9a，9b，9c中的空气压力，才可以高度精确地提供8个开度值，而与压力源33中的空气压力和压力的变化无关。
阀32a在通常的条件下，将相应的压力作用口32与大气相连通，只有在可动缸中至少一个和活塞沿着向下的方向移动时，阀32a才进入它关闭的关闭模式。在关闭模式中，密封室9d的容积由于移动件的移动而减小，因此室内的空气的压力增加，结果，移动件的速度降低，因此，由于移动件和固定件之间的冲击而造成的冲击噪音和冲击力可以减小。
在排气再循环阀包括多个可动缸因此移动件的惯性力矩大的情况下，当排气再循环阀从它打开的工作状态改变成它全关的关闭状态时，通过利用弹簧19的力量使所有的活动件返回它们的原来位置则需要许多时间。然而，按照上述的这个实施例，因为排气再循环阀从工作状态改变成关闭状态时阀32a可以进入压力作用模式，处于正压力的空气作用在密封室9d，可使活动件迅速返回，即，控制阀6向下运动所需要的力量和向上运动所需要的时间也即控制阀6的返回决定于弹簧19的弹力，但是，阀32a的模式之间的转换可以改变密封室9d内的空气压力，因此可以调节控制阀6的运动所需要的力量和时间。
另外，按照这个实施例，在活动缸和活塞冲程A，B，C之中，建立有不等式A＜B＜C，即有用于接纳压力空气的最大面积的第一活动缸24的冲程A是最小的一个，如上所述。因为当排气再循环阀的开度最小时，即第一活动缸24移动通过冲程A时，作用在有最大压力接纳面积的第一活动缸24的压力将控制阀6固持在位，所以，固持控制阀的力量达到最大。因此，因为固持控制阀6的力量大，即使排气压力的脉动作用在控制阀6上，控制阀6也不振动，因此，在控制阀6和阀座之间不发生冲击。
如前所述，本实施例的排气再循环阀提供8个开度值，通过增加或减少包括活动缸和活塞的活动件的数量，可以改变开度值的数量。假如活动件的数量是N，则开度值的数量是N的平方。开度值数量的增加可以对排气再循环阀的开度提供更细的控制，其可以接近对排气再循环阀开度的连续控制。
在该第一实施例中，阀29a，30a，31a有两种模式，换句话说，这些阀适于在包括关闭模式的三个模式的每个模式下工作。
如前所述，第一实施例的排气再循环阀包括布置在固定缸内的活动缸和布置在固定缸内的最内部的活动缸内的活塞。另外，这些活动件可以借助压力分别移过不同的预定冲程并且被固持在位，因此，在活动件被固持在位的期间内，即使作用在每个压力室中的空气压力发生变化，排气再循环阀的开度也不改变。因此，本发明可以高度精确地控制控制阀的位置并且提供不次于连续开度控制的多个开度控制。特别是，即使排气再循环阀打开在对于排气再循环阀极端重要的一个小的开度时，也不会因排气压力的脉动而发生振动。因此，本发明可以提供具有高度可靠性的高性能的排气再循环阀。另外，因为可以控制活动件的速度，所以，可以防止冲击噪音和控制时间迟滞的发生。
下面的描述将涉及本发明的第二实施例。图4-图7示出本发明第二实施例的排气再循环阀的剖视图。控制阀6的开度按照图4，5，6，7的顺序增加。与第一实施例相同的零件将由相同的标号表示，关于这些零件的描述将予以省略。在这些图中，标号101表示第一活塞，该活塞可以与控制阀6的上部接触，标号102表示第二活塞，第二活塞可以与第一活塞101和一个缸盖相啮合，该缸盖稍后将予以解释并且它可以与第一活塞101滑动地结合，标号103表示位于第二活塞102上面的第二弹簧，标号104表示在其内滑动地布置有第一活塞101和第二活塞102的固定缸，标号105表示用紧固螺栓133固定在缸104上法兰部分的缸盖，标号106a表示由至少第一活塞101，第二活塞102，缸104所包围的第一压力室，标号106b表示由至少第二活塞102，缸104，缸盖105所包围的第二压力室，第一活塞101和第二活塞102设有所需数量的密封件7和活塞环8，每个密封件7用于密封每个压力室；而每个活塞环8用于为各个活塞提供平顺的滑动运动。
另外，第一活塞101设有可以与第二活塞102相啮合的连接钩101a，第二活塞102设有一个制动件102a，该制动件形成在它的下部分并且可以与连接钩101a相啮合。第二活塞102设有连接钩102b，该连接钩102b形成在它的上部并且它可以与缸盖105相啮合，而缸盖105设有制动件105a，该制动件105a形成在它的下部并且它可以与第二活塞102的连接钩102b相啮合。参考字母D表示形成在缸盖105的下部的制动件105a和形成在第二活塞102的上部的连接钩102b之间的最大距离，参考字母E表示形成在第二活塞102的上部的制动件102c和形成在缸盖下部的制动件105a之间的最大距离，参考字母F表示形成在第一活塞101上部的连接钩101a和形成在第二活塞102下部的制动件102a之间的最大距离。
标号107表示与第一压力室106a相连通的第一压力作用口，用于将压力空气供给第一室，标号108表示与第二压力室106b相连通的第二压力作用口，用于将压力空气供给第二压力室，标号105b表示有一个穿孔的缸盖105的一个小直径部分，通过该穿孔第二压力作用口108与第二压力室106b相连通，标号101b表示有一个穿孔的第一活塞101的一个小直径部分，通过该穿孔第一压力作用口107与第一压力室106a相连通。
标号109表示用于驱动排气再循环阀的作为空气压力源布置的泵。安装在带有排气再循环阀的汽车上的正压力压缩机可以用作这样的泵，另外，标号110和111表示分别与第一压力作用口107和第二压力作用口108连通的电磁阀，用于分别地打开和关闭地控制至第一压力室106a和第二压力室106b的压力作用。
第一压力供应口107和第二压力作用口108有螺孔，与电磁阀111和110相连通的压力通道分别螺接入压力供应口的螺孔中。以便将各个压力室密封。
下面的描述将涉及有上述结构的排气再循环阀的工作情况。如图4所示，当正压力的空气没有作用在第一压力室106a和第二压力室06b时，排气再循环阀的控制阀6是关闭的，因此排气通道13被中断。
图5示出排气再循环阀的一种状态，其中，电磁阀111是打开的而电磁阀110是关闭的。当正压力的空气仅作用在第二压力室106b时，第二压力室106b中的压力将超过第一弹簧19的弹力，结果，第二活塞102将向下推动第一活塞101和控制阀6，那么，控制阀6将打开。此后，在第二活塞102上部的连接钩102b将与缸盖105的连接钩105a相啮合，因而第二活塞102被制动，因此，控制阀6的开度限于与距离D相应的开度大小。
图6示出排气再循环阀的一种状态，其中，电磁阀110打开而电磁阀111关闭。正压力的空气仅作用在第一压力室106a，而第二压力室106b与大气相通，这样，第一压力室106a中的空气压力将超过第二弹簧103的弹力，结果，第二活塞将沿着图中向上的方向移动并且与缸盖105的制动件105a相接触，然后，它被制动。另外，因为第一压力室106a中的空气压力大于第一弹簧19的弹力，所以，第一活塞将沿着图中向下的方向移动并且与第二活塞102的制动件102a相接触。于是，控制阀6向下移动，通过第一活塞101和第二活塞102的行程之间的差值(F-E)，最后，控制阀6打开。
图7显示排气再循环阀的一种状态，其中，电磁阀110和111都打开。正压力的空气作用在第一压力室106a和106b中，这样，因为第二活塞102上方的空气压力与第二活塞102下方的空气压力相平衡，所以，第二活塞因第二弹簧103的弹力而被向下推动。与此同时，第一活塞101因第一压力室106中的空气压力与大气压力之间的差而沿着图中的向下的方向移动，因为，在第一活塞101下面的室106d通过壳体12中的口100是与大气相通的。在第一活塞101的连接钩101a与第二活塞102的下部的制动件102a相接触和第二活塞102的上部的连接钩102b与缸盖105的下部的制动件105a相接触以后，第一活塞和第二活塞将被制动。结果，控制阀6向下移动，通过行程(D＋F)并且全部打开。
如前所述，在图7所示的上述情况下，只有第二弹簧103的弹力有助于施加在第二活塞102上的向下的力。即使由密封件7和活塞环8引起的第二活塞102的滑动运动的阻力大于向下的力，第二活塞102也可以因作用在第一活塞101上的向下的力而可以被迫向下推动，因为第二活塞102是与第一活塞101相啮合的，即，即使第二弹簧103的弹力较小而第二活塞的滑动运动的阻力因密封件7或活塞环8等的热膨胀而增加，第二活塞102也可以可靠地移动到某一位置，因而控制阀6可以被打开。在活塞环8和缸104之间有一个空气可以通过的间隙，压力室由密封件7密封。
如前所述，在从排气再循环系统的功能的观点来讲是极端重要的小开度的范围内，第二实施例的排气再循环阀对其开度提供两种大小的控制，两种开度之一是通过在相反的方向上移动两个活塞来控制的。通过利用两个活塞行驶距离之间的差，即两个活塞冲程之间的差，本实施例的排气再循环阀可以提供4个位置的控制，其中包括与其小开度范围相应的控制阀的两个位置。因此，该排气再循环阀可以提供4个大小开度的控制，其中包括控制阀全开和全关，而特别是通过在相反的方向移动两个活塞可以容易地在小开度的范围内对控制阀的两个位置实施控制。
另外，该排气再循环阀可以为控制阀提供精确的开度值而与由压力源供给的空气压力的变化和排气压力的变化无关。因此排气再循环的控制可以高度精确地和高度可靠地进行。
下面的描述将涉及本发明的第三实施例。图8示出第三实施例排气再循环阀的剖视图。在图中，与第二实施例相通同的零件由相同的标号表示并且关于这些零件的描述将予以省略。按照第三实施例，第一活塞101的直径与第二活塞102的直径是不同的。另外，第二活塞102向下方向的行程由它的肩部202b和固定缸104的肩部204a之间的接触所限制，而第二活塞102向上方向的行程由固定在缸104上的缸盖105和第二活塞的顶面102c之间的接触所限制。
另外，第一活塞101设有在活塞本身内部形成的一个空腔部分201b，借此便于压力室106a内的空气压力的控制。
另外，第二活塞102的直径大于上述第二实施例中第二活塞的直径，因此，当电磁阀111被转换到将正压力的空气供给压力室106b并且因而第二活塞102与缸104的肩部204a相接触时，也即，当控制阀6在最小开度值下打开时，施加在第二活塞202上的压力大于第二实施例的那个压力，因此可以更有效地防止控制阀6的振动等情况。
另外，与第二实施例不同的是，本排气再循环阀不需要如图4所示的在缸盖下部的制动件105a，因此，缸盖105的形状可以简化，因此缸盖的模制以及排气再循环阀的组装非常容易。
现在请参阅图9-12，它们示出了本发明第四实施例的排气再循环阀的剖视图。在这些图中，与第一实施例相同的零件由相同的标号表示并且关于这些零件的描述将予以省略。标号301表示第一活塞，标号302表示第二活塞，第二活塞容纳着在其内滑动的第一活塞并且有与第一活塞相啮合的一个连接部分，标号304表示一个缸，该缸容纳着在其内滑动的第二活塞302，标号303表示布置在第二活塞和缸304之间的一个第二弹簧。
另外，标号301a表示布置在第一活塞上部的一个连接钩，标号302a表示从第二活塞的上部向下方向伸出的一个制动件。制动件302a其端部可以与连接钩301a接触，以便限制第一活塞和第二活塞的行程。标号302b表示可以靠在缸304上的第二活塞302的顶面以便限制第二活塞302本身的行程。标号302c表示可以靠在壳体12的制动件12a上的第二活塞302的底面，以便限制第二活塞302本身的行程。
图11表示排气再循环阀的一种状态，其中，电磁阀110是打开的，而电磁阀111是关闭的。正压力的空气仅作用在第一压力室306a，并且同时，第二压力室306b与大气相通。这样，当由第一压力室306a和第二压力室306b之间的压力差引起的作用在第二活塞302上的向上的力超过第二弹簧303的弹力时，第二活塞302被向上推动，然后，第二活塞302与缸盖305相接触并且被制动。另外，当由第一压力室306a中的压力的增加所引起的作用在第一活塞301上的向下的力超过第一弹簧19的弹力时，第一活塞301被向下推动，然后，第一活塞的连接钩301a与第二活塞302的制动件302a相接触，因此，第一活塞301被制动，结果，控制阀6向下移动通过第一活塞301和第二活塞302的冲程差(N-M)而打开。
图12显示排气再循环阀的一种状态，其中，两个电磁阀110和111都是打开的，正压力的空气作用在第一和第二压力室306a和306b中，这样，第二活塞302仅由第二弹簧303的弹力被向下推动，因为作用在第二活塞302的顶面上的压力等于作用在第二活塞302底面上的压力。另外，因为由第一压力室306a和通过壳体12中的孔100与大气相通的在第一活塞之下的下面空间之间的压力差所引起的并且大于第一弹簧19的弹力的向下的力作用在第一活塞上，所以第一活塞301被向下推动，然后，第一活塞301的连接钩301a与在第二活塞302下部的制动件302a相接触，因此第一活塞301被制动，结果，控制阀6向下移动通过行程(L＋M)，排气再循环阀5全部打开。
现在请参阅图13，它示出了与第四实施例的排气再循环阀的控制阀开度相应的控制阀冲程的曲线图。在图3中，实线1表示正压力的空气仅作用在第二压力作用口308并且其冲程受限于距离L的排气再循环阀的一种状态。在图13中，点划线2表示正压力的空气仅作用在第一压力供应口307并且其冲程受限于距离(N-M)的排气再循环阀的一种状态。在图13中，虚线3表示正压力空气作用在第一压力供应口307和第二压力作用口308两者中并且其冲程受限于距离(L＋N)的排气再循环阀的一种状态。如图所示，如果压缩机的压力(即由汽车中压缩机供给的空气的压力)位于由斜线表示的范围内，则排气再循环阀可以可靠地工作，而与压缩机压力的变化无关。
例如，要为控制阀6提供15毫米的最大行程并且将控制阀调整到例如最大开度的10％或20％的小开度值，可以将距离L，M，N分别设定为1.5毫米，10.5毫米和13.5毫米。
因此，排气再循环阀5的控制阀6的开度可以可靠地控制在4个开度值之一，例如为最大开度的0％，10％，20％，和100％并且它可以被精确地保持住而与压力源的压力的变化以及排气压力的变化无关，其结果是排气再循环阀的量可以被精确地控制。
如前所述，按照本发明第四实施例，第一活塞滑动地布置在第二活塞中，而可以与第一活塞相啮合的第二活塞容纳着可以在一个预定范围内滑动的第一活塞，这些活塞局部地包围着第一压力室和第二压力室，因此，通过利用活塞移动方向的不同，排气再循环阀可以为控制阀提供4个大小的开度控制，借此在小开度值的范围内，控制阀的两个位置可以精确地加以控制。利用排气再循环阀的实际尺寸可以减小。
以下的描述将涉及本发明第五实施例。图15和16是本发明第五实施例排气再循环阀的控制阀6的上部和第一活塞101的下部的局部放大剖视图，与第二实施例相同的零件用相同的标号表示并且关于这些零件的描述将予以省略。
在控制阀6和第一活塞101的接触表面是平面的情况下，例如示于图4的第二实施例所示，如果排气再循环阀没有将控制阀6的端部定位在第一活塞101上的机构的话，则控制阀的轴线会由于第一弹簧19的倾斜引起的不平衡负荷等而会偏离第一活塞101的轴线，当控制阀6在其轴线倾斜的情况下相对于滑动件17滑动时，该运动不仅会防止控制阀6本身顺利滑过滑动件17，而且会引起滑动件17的过早磨损。另一方面，对于控制阀6和第一活塞101的接触部分的强烈约束会对排气再循环阀总成产生坏的影响，因此不适于大量生产。
因此排气再循环阀在组装它本身时需要一个自动确定控制阀6和第一活塞101两者彼此相靠的位置和使控制阀6和第一活塞101彼此接触相对于它们两者的倾斜具有自由度的机构。
在图14和15中，标号6表示控制阀，标号6a表示形成在控制阀6一端的大致球形的凸起部分。标号101表示可以靠在控制阀6端部的第一活塞，标号101d表示第一活塞的大致球形的凹入部分。当控制阀6向下运动时，凸起部分6a和凹入部分101d彼此啮合，控制阀6和第一活塞101彼此可以旋转地靠在一起。因此，即使它们两个轴线中的任何一个是倾斜的，它们两个彼此相靠的位置仍保持不变，并且凹入部分和凸起部分可以适应轴线的倾斜，因此，对于弹簧的不平衡负荷的增加可以避免，因此可以让控制阀6和第一活塞101顺利滑动。特别是因为在正压力的空气是供给位于活动件之下的压力室9d的情况下例如第一实施例的情况时，控制阀6的轴线相对于位于控制阀之上的活动件的倾斜是增加的，所以，第五实施例这样的结构对于解决上述问题是非常有用的。
图15示出本发明第五实施例的凹进和凸起部分的变型，控制阀6和第一活塞101的可以彼此捏合的凹进和凸起部分大致呈锥形，在该图中，标号112表示插入或压入第一活塞101的接触件，当出于例如减轻重量的目的第一活塞是由例如铝等较柔软的材料制成并且接触部分的接触面积不能大大增加时，通过淬火，表面处理等增加接触件的表面硬度则可以防止该接触件的例如变形，磨损等失效现象如前所述，按照本发明第五实施例，控制阀和第一活塞的接触部分可以旋转地彼此相啮合，因此，即使控制阀的轴线相对第一活塞的轴线倾斜，它们两者的滑动运动的阻力也不受影响也即不增加并且可以防止控制阀的接触部分脱离正常位置。借此，排气再循环阀的耐久性得以改善。
应当指出的是，与第一实施例一样，在第二，第三，第四实施例中正压力的空气也可以作用于压力室9d。
如前所述，本发明有下列优点。本发明提供一种排气再循环阀，即使作用在其上的空气压力是变化的或排气压力发生脉动，其阀开度仍保持不变并且可以可靠地和稳定地工作。
可以对本发明构思出许多不同的实施例而不脱离本发明的精神和范围，应当指出，本发明不限于说明书中所描述的具体实施例，但可以由所附的权利要求所限定。
权利要求
1.一种排气再循环阀，它包括构成排气通道的一部分用于接受内燃机排气管的排气的壳体，该壳体容纳着用于控制从其通过的排气流量的一个阀装置；一个布置在该壳体内的固定缸；一个由布置在该固定缸内至少一个活动缸组成的活动缸总成；活动地布置在该活动缸总成内用于控制该阀装置开度的活塞；和用于分别地将压力作用在该活动缸和该活塞以便使它们通过各自预定冲程的压力作用装置。
2.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，该活动缸总成包括至少该第一活动缸和布置在该第一活动缸内的一个第二活动缸，并且该活塞位于该第二活动缸内。
3.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，该排气再循环阀还包括由至少该固定缸和该活动缸包围的一个第一压力室和由至少该活动缸和该活塞包围的一个第二压力室，并且该压力作用装置可以将压力作用于每个第一压力室和第二压力室。
4.如权利要求2所述的排气再循环阀，其特征在于，该排气再循环阀还包括由至少该固定缸和该第一活动缸包围的一个第一压力室，由至少该第一和第二活动缸包围的一个第二压力室，由至少该第二活动缸和该活塞包围的一个第三压力室，并且该压力作用装置可以将压力作用于每个该第一，第二，和第三压力室。
5.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，该活动缸总成和活塞的预定冲程彼此不同，并且当该活动缸总成包括多个活动缸时，该多个活动缸的预定冲程彼此不同。
6.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，由该压力作用装置将压力作用在其上具有最大表面的该一个活动缸的预定冲程是最短的。
7.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，在该活动缸总成和该活塞中至少一个件具有压力作用在其每个上的两个对置表面，并且作用在每个两个对置表面上的压力是单独地控制的。
8.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，该阀装置和该活塞的彼此相啮合的部分大致呈球形或锥形。
9.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，该排气再循环阀还包括靠在该活动缸总成的该一个活动缸上的一个接触部分，用于将该活动缸的运动范围限制至预定冲程。
10.如权利要求1所述的排气再循环阀，其特征在于，在该壳体内位于该固定缸之下设有一个低压力室，或者可以将压力作用给它，或者将其密封。
11.一种排气再循环阀，包括一个构成排气通道一部分用于接受内燃机排气管排气的的壳体，该壳体容纳着一个用于控制从其通过的排气流量的阀装置；安装在该壳体上的一个缸；活动地布置在该缸内用于控制该阀装置开度的一个第一活塞；活地布置在该缸内并且可以与该第一活塞相啮合的一个第二活塞，该第二活塞能够相对于该第一活塞滑过一个预定冲程；和用于分别地将压力作用于该第一活塞和第二活塞以便使它们移过各自的预定冲程的压力作用装置。
12.如权利要求11所述的排气再循环阀。其特征在于，该第一和第二活塞的预定冲程是彼此不同的。
13.如权利要求11所述的排气再循环，其特征在于，由该压力作用装置对其施加压力的具有最大表面的该一个活塞的预定冲程是最短的。
14.如权利要求11所述的排气再循环，其特征在于，在该第一和第二活塞中至少一个具有对其每个施加压力的两个对置表面，并且对于两个对置表面的每个所施加的压力是单独地控制的。
15.如权利要求11所述的排气再循环阀，其特征在于，该阀装置和该第一活塞的彼此可以啮合的部分大致呈球形或锥形。
16.如权利要求11所述的排气再循环阀，其特征在于，该排气再循环阀还包括用于将该第二活塞的运动范围限制至预定冲程的靠在该第二活塞上的一个接触部分。
17.如权利要求11所述的排气再循环阀，其特征在于，在该壳体内位于该缸之下设有一个低压力室，可以或者对其施加压力，或者使其密封。
18.如权利要求12所述的排气再循环阀，其特征在于，由该压力作用装置对其施加压力的具有最大表面的该一个活塞的预定冲程是最短的。
19.如权利要求12所述的排气再循环阀，其特征在于，该第一和第二活塞中至少一个具有对于其每个施加压力的两个对置表面并且对于该两个对置表面的每个施加的压力是单独地控制的。
20.如权利要求12所述的排气再循环阀，其特征在于，该阀装置和该第一活塞的彼此可以啮合的部分大致呈球形或者锥形。
21.如权利要求12所述的排气再循环阀，其特征在于，该排气再循环阀还包括靠在该第二活塞上用于将该第二活塞的运动范围限制至预定冲程的一个接触部分。
22.如权利要求12所述的排气再循环阀，其特征在于，在该壳体内位于该缸之下设有一个低压室，或者可以对于其施加压力或者将其密封。
全文摘要
一种排气再循环阀包括构成排气通道一部分的壳体，该壳体容纳着用于控制从其通过的排气流量的一个阀装置；一个布置在该壳体内的固定缸；一个由布置在该固定缸内至少一个活动缸组成的活动缸总成；活动地布置在该活动缸总成内用于控制该阀装置开度的活塞；和用于分别地将压力作用在该活动缸和该活塞以便使它们通过各个预定冲程的压力作用装置。排气再循环阀可以可靠地提供所需要的开度，并对由压力作用机构所施加的空气压力的变化不敏感。
文档编号F15B15/24GK1141388SQ9610312
公开日1997年1月29日 申请日期1996年3月12日 优先权日1995年5月22日
发明者三宅俊彦, 新田胜行, 山崎博记, 关谷睦生 申请人:三菱电机株式会社