专利名称：比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控egr阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及车用发动机的EGR阀(废气再循环装置)，尤其是比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀。
背景技术：
废气再循环(英文EGR，Exhaust Gas Recirculation的缩写)，其基本原理便是将部分排气引入进气，改善燃烧性能，以减少发动机废气中NOx的形成和排放量，减少排气污染。
EGR技术在国外首先应用于汽油机，最初只是纯机械气动式且不带冷却循环的，后来发展了带冷却循环的EGR，再后来与电控技术相接合，转而开发出气电式或电磁式EGR系统，在这两种系统中，还有前馈控制与反馈控制之分，前馈控制动态响应性好，反馈控制稳态控制效果最佳。如今EGR在国外的汽油车上已得到广泛的应用。从70年代后期开始，国外将研究目标转向柴油机EGR技术，到目前为止发展较快，但其总体应用仍不如汽油机那样广泛成熟，尤其是对重型柴油机来讲，许多问题还有待进一步研究解决。
在国内，也有一些高校和科研单位对EGR作了一些初步研究，但还没有开发出电控EGR阀和电控EGR系统。
图1为专利文献CN 1490513A(名称柴油机废气再循环净化系统)中线性电磁阀结构示意图。在这种EGR阀中，循环废气进气口6-2-7与出气口6-2-8同侧。对于大排量的发动机，尤其是重型柴油机，EGR阀进、出气口同侧会大大增加阀的外形尺寸，不符合轻量化设计原则。
在该发明中，阀体6-1与阀座6-2由定位套6-5-1和螺钉6-5-2组成的联结装置6-5联结成一体后，阀门6-4在该联结体处暴露于外界，在该EGR阀工作时，容易引起外界尘埃等异物进入，而且这样的装置在工作条件恶劣的环境下，导致联结部分强度不够，从而容易导致阀杆移动阻力增加和卡死。
在该发明中，线圈6-1-1失电时，由于弹簧6-3-2的作用，压紧装置6-3使阀门6-4下降并关闭，这种结构只设有回位装置而无位置反馈。若由于电磁铁电压波动，阀内摩擦力增加、电磁铁温升等，阀门的位置很难得到较为准确的控制。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本实用新型的EGR装置采用了以比例电磁铁为驱动机构，并带位移传感器。
本实用新型的EGR阀是一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置，其特征在于驱动装置为比例电磁铁总成，并带有位移传感器，比例电磁铁总成和阀体之间设置了防尘罩，阀杆和阀体导孔间充填填料，在阀体和填料压盖上设置隔热板，阀体采用了进、出气孔异侧开口。
本实用新型的EGR阀考虑到柴油机排气压力波动小，所需稳压腔小；排量较大时要求EGR阀进、出气孔口径大的特点，采用了EGR阀进、出气孔异侧开口，这样外形变得紧凑，大大减少了阀径向的尺寸，更有利于在发动机上的布置。异侧开口时，阀座上表面要高出阀体稳压腔下表面3-5mm，以使从排气孔出去的气体能经过一定的稳压和减速。
在EGR阀中，阀杆做往复直线运动，与阀体导孔之间的间隙会导致泄漏，因此考虑了阀杆和阀体导孔间的动密封。本实用新型采用掺夹金属丝的石墨填料作为密封，通过填料对阀杆的积压，达到密封的效果，同时经过改良的填料对阀杆起到润滑作用。
本实用新型中，在电磁铁和阀体间设置了防尘罩，通过弹簧顶紧电磁铁的上轭，有效地防止了外界尘埃等异物进入阀内。
本实用新型在电磁铁上加装了位移传感器。该传感器是一个可变电阻，上有五线插针。其中一线从电控单元的传感器电源引来的5V电压对传感器电阻材料供电，另一线连接电阻材料的另一段，为传感器提供接地，第三根连线至传感器的可动触点，提供信号输出至电控单元(ECU)，其余两根为电磁铁的驱动电压信号和接地线。电阻材料上每点的电压，由可动触点探测，并与触点的滑动位移成正比。衔铁带动阀杆联动时，阀杆顶端压缩传感器的弹簧，引起传感器内触点的滑动，传感器把触点探测到的信号以电压的形式传给电控单元，该信号即为实际的阀门开启升程。
这是一个重要的传感器，电控单元用它的信号来判断阀门的实际启闭位置，继而调整对电磁铁的控制信号，使电磁力调节到合适的大小，由此EGR阀的电控部分形成了闭环控制。
图1为专利文献CN 1490513A(名称柴油机废气再循环净化系统)中线性电磁阀结构示意图。
图2是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”结构示意图。
图3是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中阀杆主视图。
图4是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中阀杆俯视图。
图5是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中阀体主视图。
图6是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中阀体俯视图。
图7是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中阀体旋转剖左视图。
图8是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中防尘罩全剖主视图。
图9是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中防尘罩俯视图。
图10是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中上轭仰视图。
图11是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中上轭全剖主视图。
图12是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中铁芯全剖主视图。
图13是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中铁芯俯视图。
图14是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中位移传感器局部剖主视图。
图15是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中位移传感器俯视图。
图16是本实用新型“比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀”中比例电磁铁总成半剖结构示意图。
具体实施方式
在图2所示中，EGR阀由阀体1、阀座2、阀杆3、隔热板4、比例电磁铁总成5、螺钉6、位移传感器7、挡圈8、防尘罩9、弹簧10、螺钉11、填料压盖12、填料13组成。
比例电磁铁总成5由隔磁片5-1、引出线5-2、铁芯5-3、线圈5-4、衔铁5-5、封装料5-6、隔磁套5-7、磁轭5-8、骨架5-9、上轭5-10组成，是利用通电的铁芯线圈吸引衔铁5-5，利用衔铁5-5的动作使阀杆3联动。当电源断电时，电磁铁的磁性消失，衔铁5-5和它所带动的阀杆3被释放并回位。比例电磁铁总成5采用直流电源，加比例控制放大器线路，控制调整电流的输出，而吸力大小与电流强弱成正比，实现了无级调速。
当由于电压波动，阀内摩擦力增加，电磁铁温升时，阀门位置控制精度受到影响，采用该实用新型的位移传感器7，可以实现闭环控制。
比例电磁铁EGR阀控制步骤ECU(电控单元)根据发动机的转速、负荷等传感器的基本输入信号，经处理产生调制信号电压，经信号处理电路功率放大后驱动电磁线圈5-4，从而使衔铁5-5移动到规定的位置；衔铁5-5带动阀杆3移动并开启阀门，使得废气进入进气总管；阀杆3移动时同时也推动位移传感器7运动；使其电阻变化，该电阻的分压作用使得位移传感器7输出与阀门开度成比例的电压信号，ECU根据该电压反馈信号进行闭环控制。
安装时，阀杆3插入阀体1后，把阀座2压入阀体1；填料13压入阀体1中的填料腔，加盖填料压盖12，压紧填料11；依次在上边加装隔热板4，弹簧10，防尘罩9，用螺钉11把电磁铁总成5中的上轭5-10(见图10、图11)固定在阀体1上；加装下挡圈8，安装衔铁5-5，加装上挡圈8；安装电磁铁总成5中其余部件，用螺钉6固定位移传感器7到电磁铁总成5中的铁芯5-3(见图12、图13)上；翻边电磁铁总成5的磁轭5-8，封装电磁铁总成5。
图3、图4为阀杆3，轴上开有挡圈8的安装槽，其外形设计兼顾导热和装配需要。
图5、图6、图7所示是阀体1，其下端面孔内装配阀座2。阀体1侧面孔为EGR阀排气出口孔。图8、图9为阀座2，其孔径即为EGR阀进气主流孔。
图8、图9为防尘罩，通过弹簧10顶紧电磁铁总成5中的上轭5-10，使位于其内的部分阀杆3与外界进行热传递的同时，防止EGR阀周围环境中的尘埃等进入阀内。
图10、图11为电磁铁总成5中的上轭5-10，内打有沉孔，通过螺钉11使电磁铁总成5与阀体1得以联结。
图12、图13为电磁铁总成5中的铁芯5-3，内有螺孔，通过螺钉6使位移传感器7与电磁铁总成5得以联结。
图14、图15为位移传感器7，其上的五个插孔中2个为电磁铁总成5的驱动信号，2个为传感器7的驱动信号，1个为传感器7的位置反馈信号。
图16为电磁铁总成5，由隔磁片5-1、引出线5-2、铁芯5-3、线圈5-4、衔铁5-5、封装料5-6、隔磁套5-7、磁轭5-8、骨架5-9、上轭5-10组成，要求最后进行磁轭翻边操作，进行EGR阀的总体封装。
权利要求1.一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置和位移传感器，其特征在于驱动装置为比例电磁铁总成(5)，带有位移传感器(7)，比例电磁铁总成(5)和阀体(1)之间设置了防尘罩(9)，阀杆(3)和阀体(1)导孔间填充有填料(13)，在阀体(1)和填料压盖(12)上设置了隔热板(4)，阀体(1)采用了进、出气孔异侧开口。
2.如权利要求1所述的一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，其特征在于位移传感器(7)上有五线插针，其中一线从电控单元的传感器电源引来的5V电压对传感器电阻材料供电，另一线连接电阻材料的另一段，为传感器提供接地，第三根连线至传感器的可动触点，提供信号输出至电控单元(ECU)，其余两根为比例电磁铁的驱动电压信号和接地线。
3.如权利要求1或2所述的一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，其特征在于阀杆(3)通过挡圈(8)固定在比例电磁铁总成(5)的衔铁(5-5)上。
4.如权利要求1或2所述的一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，其特征在于比例电磁铁总成(5)和阀体(1)间设置了防尘罩(9)，通过弹簧(10)顶紧电磁铁的上轭(5-10)。
5.如权利要求1或2所述的一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，其特征在于阀杆(3)和阀体(1)导孔间充填的填料(13)为掺夹金属丝的石墨填料。
6.如权利要求1或2所述的一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，其特征在于在阀体(1)和填料压盖(12)上设置的隔热板(4)为金属板加隔热材料复合制成。
7.如权利要求1或2所述的一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，其特征在于阀体(1)采用了进、出气孔异侧开口，阀座(2)上表面要高出阀体(1)稳压腔下表面3-5mm。
专利摘要一种比例电磁铁驱动的带位移传感器的发动机电控EGR阀，包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置和位移传感器，其特征在于驱动装置为比例电磁铁总成(5)，带有位移传感器(7)，比例电磁铁总成(5)和阀体(1)之间设置了防尘罩(9)，阀杆(3)和阀体(1)导孔间填充有填料(13)，在阀体(1)和填料压盖(12)上设置了隔热板(4)，阀体(1)采用了进、出气孔异侧开口。
文档编号F16K31/06GK2720133SQ200420082459
公开日2005年8月24日 申请日期2004年9月1日 优先权日2004年9月1日
发明者倪计民, 刘杰, 黄剑恒, 黄爱武, 蒋顺象 申请人:上海绍博车辆动力装置科技有限公司