专利名称：带回复弹簧的步进电机驱动的发动机电控egr阀的制作方法
技术领域：
本实用新型专利涉及发动机废气再循环装置，采用步进电机驱动，控制汽油机或柴油机废气再循环量。
背景技术：
将部分发动机废气引入进气，改善燃烧性能，减少废气中NOx的形成，被称为废气再循环(英文EGR，Exhaust Gas Recirculation的缩写)技术。
美国、日本、西欧等工业化国家，从六十年代开始，对汽车排气CO、HC和NOx等有害排放物，用法令规定排放标准。EGR技术在国外首先应用于汽油机，最初只是采用纯机械气动式，且不带冷却循环。后来发展了带冷却循环的EGR，再后来与电控技术相结合，转而开发出气电式或电磁式EGR系统。在国内，也有一些高校和科研单位对EGR技术作了一些初步研究，但还没有取得重大的进展。
图1为专利文献CN 1490513A(名称柴油机废气再循环净化系统)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。对于大排量发动机而言，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。且在该专利文献中，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。
在该专利文献中，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。
而且该EGR阀采用比例电磁驱动方式，质量重、体积大。
专利文献CN 1076438C(名称转动式柴油机电动EGR阀)通过转矩电机转动带动蝶形阀片旋转，与安装在阀体间的密封圈达到闭合和密封的效果。而阀体采用分开的两阀体块对接，由于制造或安装的误差，容易出现阀的进出气口通道不同轴，造成两阀体间安装的密封圈径向定位偏差，导致密封不严，另外也会产生从两阀体对接处漏气的现象。
专利文献CN 1333942A(名称废气再循环阀装置)主要涉及EGR阀的驱动装置，采用一般的直流电机加位置传感器进行控制，明显会造成成本的提高。
专利文献CN 1335919A(名称废气再循环阀装置)采用步进电机控制，但阀体具有对阀体及电机进行冷却的冷却水通道，必须提供外部的水源，因此会导致对发动机进行较大的改动。
发明内容
为了解决现有技术中的不足，本实用新型采用直线移动的步进电机驱动，尤其是根据传热学的原理，从结构和联结方式上进行了优化设计。
本实用新型是一种带回复弹簧的步进电机驱动的发动机电控EGR阀，包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置，其特征在于驱动装置为直线步进电机，阀杆插入阀体，阀杆通过轴端的翻边固定弹簧支撑，弹簧支撑外边套有压缩弹簧，阀杆与步进电机的轴端的3个小凸台构型相接触；外支撑固定在阀体上，阻流板置于外支撑上，盖板置于阻流板上，步进电机固定在盖板上，导向密封体安置于阀体上端的三个槽内。
本实用新型在电机和阀杆间采用柔性联结方式。利用弹簧的回复弹力使阀杆顶紧步进电机轴，同时压缩弹簧的弹力也为开启EGR阀阀门提供部分动力。
传热有三种形式传导、对流和辐射。本实用新型在这三个方面都有所考虑并进行优化设计。本实用新型采用的外支撑为带有网格的薄壁筒，电机轴端采用了凸台，直接减少了阀体到电机，阀杆再到电机的热传导面积，使通过热传导到达电机的热量得到了有效控制。在对流换热方面，存在阀体内部的管内强制对流换热，还有阀体外表面的混合对流换热(自然对流换热和强制对流换热)。对此，本实用新型在阀体上端面开槽，在密封导向体水平开孔，使阀内热量与外界环境直接进行热交换。辐射也是传热的一部分，电机的辐射受热主要来自于阀体的上表面。因此，本实用新型在阀体上表面和电机下表面之间添加了阻流板，以阻碍对流、辐射直接向电机下表面热量的传递。
图1为专利文献CN 1490513A(名称柴油机废气再循环净化系统)线性电磁阀结构示意图。
图2是本实用新型EGR阀结构示意图；图3是本实用新型EGR阀阀体主视图；图4是本实用新型EGR阀阀体俯视图；图5是本实用新型EGR阀阀体旋转剖左视图；图6是本实用新型EGR阀阀杆主视图；图7是本实用新型EGR阀阀杆俯视图；图8是本实用新型EGR阀导向密封体结构图；
图9是本实用新型EGR阀外支撑全剖主视图；图10是本实用新型EGR阀外支撑左视图；图11是本实用新型EGR阀外支撑A-A剖视图；图12是本实用新型EGR阀外支撑B-B剖视图；图13是本实用新型EGR阀弹簧支撑结构图；图14是本实用新型EGR阀阻流板全剖主视图；图15是本实用新型EGR阀阻流板俯视图；图16是本实用新型EGR阀盖板结构图；图17是本实用新型EGR阀步进电机仰视图；图18是本实用新型EGR阀步进电机局部剖主视图。
具体实施方式
本实用新型采用直线步进电机为驱动装置。通过试验得到EGR流量脉谱图，获取之后将它换算成对应于步进电机的控制脉冲个数，存入ECU(电控单元)。在发动机运行时，传感器所测得的发动机转速、负荷等基本信号以及温度等修正信号等传给ECU，由ECU计算出符合当时工况所对应的步进电机控制脉冲值，以精确控制步进电机的位移，从而达到精确控制各工况下EGR流量的目的。脉冲值经功率放大后驱动步进电机运行。
在图2所示中，EGR阀由阀体1，阀座2，阀杆3，导向密封体4，螺钉5，弹簧6，外支撑7，弹簧支撑8，阻流板9，盖板10，螺栓、垫片及螺帽11，以及步进电机12组成。
阀杆3插入阀体1后，把阀座2压入阀体1。装进导向密封体4，用螺钉5把外支撑7固定在阀体1上。
套上弹簧6，以及弹簧支撑8，把阀杆3顶端进行翻边，使其铆接在弹簧支撑8上。
通过螺栓、垫片及螺帽11固定步进电机12于盖板10上。
阻流板9放置于外支撑7上。把带有步进电机12的盖板10置于阻流板9上。翻边外支撑7，进行封装盖板10。
图3、图4、图5所示是阀体1，其上端面开有三个槽，其内增设了导向密封体4的安装孔。
图6、图7为阀杆3，其轴端打有锥形孔，其外形设计兼顾导热和装配需要。
图8体为导向密封4，采用铜材，设有水平方向孔，用于阀杆3与外界在该处的热交换。竖直方向孔起阀杆3的导向密封作用。
图9、图10、图11、图12为外支撑7，其侧面环形薄壁上开有两排网格，用来增加外支撑内外热量传递的面积。其下端面开有孔，用来减少与阀体1的接触导热面积，其外形设计兼顾导热和装配需要。
图13为弹簧支撑8，对弹簧6进行导向和定位，还能防止外界异物进入电机12内。阀杆3通过轴端的翻边与弹簧支撑8固定。弹簧支撑8外边套有压缩弹簧6，利用弹簧的弹力保证阀杆3与步进电机12的接触，同时提供EGR阀阀门开启时的动力。
图14、图15为阻流板9，阻止由阀体1内经过外支撑7的散发热量对步进电机12的辐射和对流。
图16为盖板，做为固定电机12的支座，同时对阀体1内传来的热量进行进一步的阻隔。它通过外支撑7上端的翻边与其固定联结。
图17、图18为步进电机12，其轴端设计成三个凸台，主要是减少其与阀杆3端部的接触面积，尽量减少阀杆3对步进电机热量的直接传导。
权利要求1.一种带回复弹簧的步进电机驱动的发动机电控EGR阀，包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置，其特征在于驱动装置为直线步进电机(12)，阀杆(3)插入阀体(1)，阀杆(3)通过轴端的翻边固定弹簧支撑(8)，弹簧支撑(8)外边套有压缩弹簧(6)，阀杆(3)与步进电机(12)的轴端的3个小凸台构型相接触；外支撑(7)固定在阀体(1)上，阻流板(9)置于外支撑(7)上，盖板(10)置于阻流板(9)上，步进电机(12)固定在盖板(10)上，导向密封体(4)安置于阀体(1)上端的三个槽内。
2.如权利要求1所述的带回复弹簧的步进电机驱动的发动机电控EGR阀，其特征在于导向密封体(4)设有竖直方向孔及水平方向孔，阀杆(3)插入竖直方向孔中，水平方向孔与外界相通。
3.如权利要求1所述的带回复弹簧的步进电机驱动的发动机电控EGR阀，其特征在于EGR阀采用外支撑(7)联结步进电机(12)和阀体(1)，外支撑(7)侧面环形薄壁上开有两排网格，其下端面开有孔。
专利摘要本实用新型专利涉及发动机废气再循环装置，是一种带回复弹簧的步进电机驱动的发动机电控EGR阀，包括阀体、阀座、阀杆、驱动装置，其特征在于驱动装置为直线步进电机，阀杆插入阀体，阀杆通过轴端的翻边固定弹簧支撑，弹簧支撑外边套有压缩弹簧，阀杆与步进电机的轴端的3个小凸台构型相接触；外支撑固定在阀体上，阻流板置于外支撑上，盖板置于阻流板上，步进电机固定在盖板上，导向密封体安置于阀体上端的三个槽内。传感器测得的转速、负荷等基本信号以及温度等修正信号等传给电控单元，电控单元根据预存的脉谱图，精确控制步进电机运行，从而精确控制EGR流量。
文档编号F16K31/04GK2756846SQ20042008246
公开日2006年2月8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