CN109058003A - 一种egr阀及废气再循环*** - Google Patents

Abstract

本发明属于发动机技术领域，公开了一种EGR阀及废气再循环***。该EGR阀包括阀体、设置于阀体外壁上的出气管、设置于阀体一端的主阀座、设置于主阀座内部的主阀片、副阀片及驱动组件，副阀片将阀体分割成第一工作腔室和第二工作腔室，第一工作腔室与主阀座相连通，且副阀片和主阀片之间形成第二工作腔室；驱动组件的输出端分别连接于主阀片和副阀片且驱动组件能驱动主阀片相对于主阀座移动，以控制废气进气的启闭。由于密封设置于阀体上的副阀组件与主阀座相连通，废气也可以直接进入副阀组件内，根据连通器原理，废气对主阀片和副阀组件施加的压强相同且方向相反，从而可以实现废气压力的抵消。采用这种方式，减少了主阀片在开启过程中受到脉动排气的影响，控制响应速度快。

Description

一种EGR阀及废气再循环***

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，尤其涉及一种EGR阀及废气再循环***。

背景技术

在发动机废气再循环***中，通过安装在发动机上的EGR阀，将发动机燃烧排出的一部分废气引导至进气歧管内，使得废气与新鲜空气混合后返回气缸内部进行再循环及燃烧，可以达到降低燃烧室温度、改善燃烧环境的目的，进而提高了发动机工作效率，更重要的是，可以减少NOx化合物排放量。通常，当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使部分废气在进入进气歧管后与混合气一起进入燃烧室而燃烧，可以降低发动机的负荷；然而过度的废气再循环会影响发动机的正常工作，尤其是在怠速、低转速小负荷、冷态运行以及全速全负荷时，对发动机动力性要求较高，再循环的废气会严重影响发动机性能，此时将EGR阀关闭。

如图1-2所示，现有的EGR阀的结构包括阀体1＇、阀座2＇、阀片3＇、阀杆4＇、轴套5＇及电机，当发动机在怠速等工况下，ECU对EGR阀未发出控制信号，EGR阀的阀片3＇处于上止点，其与阀座2＇形成密封，使得发动机的废气无法通过EGR阀进入进气歧管；当发动机在负荷下运转时，ECU控制EGR阀的电机工作，电机驱动阀杆4＇并带动阀片3＇向下运动，以将阀门开启，此时废气可通过EGR阀的阀门通道进入进气歧管，当废气与新鲜空气或可燃混合气混合后一起进入燃烧室。

传统的EGR阀在实际应用过程中，如图2所示，存在以下缺陷：

首先，废气以一定速度冲击阀片3＇改变方向后，从阀片3＇与阀座2＇间缝隙处流入阀体1＇。当废气流经阀体1＇进入进气歧管后，脉动的排气以及进气压力反复地作用在阀片3＇的正反两面，使得阀片3＇所受作用力反复脉动，其不能与电机的驱动力方向保持一致，此时电机需要实时地调节驱动力矩才能尽量保持阀片3＇的稳定，否则阀片3＇一直处于震动状态。特别是在阀片3＇的开度较小时，阀片3＇与阀座2＇之间间隙较小时，这种震动将会使阀片3＇与阀座2＇处于高频的撞击状态，容易造成EGR阀损坏，使得EGR阀的控制响应性、控制稳定性及可靠性均较低。

其次，废气冲击阀片3＇产生的推力将阻碍阀片3＇的开启，增大EGR阀开启时电机的驱动力矩，从而增加电机的负荷和电机的损坏风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种EGR阀及废气再循环***，减少阀片在开启过程中受到脉动排气的影响，提高了控制响应性和稳定性，且延长了使用寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种EGR阀，包括阀体、设置于所述阀体外壁上的出气管、设置于所述阀体一端的主阀座及设置于所述主阀座内部的主阀片，还包括：副阀片，所述副阀片将所述阀体分割成第一工作腔室和第二工作腔室，所述第一工作腔室与所述主阀座相连通，且所述副阀片和所述主阀片之间形成所述第二工作腔室；驱动组件，所述驱动组件的输出端分别连接于所述主阀片和所述副阀片，且所述驱动组件能够驱动所述主阀片相对于所述主阀座移动，以控制废气进气的启闭。

作为优选，还包括压力通道，所述压力通道的一端连通于所述主阀座，另一端连通于所述第一工作腔室。

作为优选，所述驱动组件包括驱动件及连接于所述驱动件输出端的阀杆，所述主阀片连接于所述阀杆，所述驱动件能驱动所述阀杆并带动所述主阀片移动。

作为优选，还包括设置于所述阀体另一端的导向座，所述副阀片密封设置于所述导向座内部，所述阀杆连接于所述副阀片并带动所述副阀片相对于所述导向座移动。

作为优选，所述主阀片与废气的接触面积和所述副阀片与废气的接触面积相同。

作为优选，所述主阀座的内部设置有密封斜面，所述主阀片的边缘设置有与所述密封斜面相适配的密封锥面。

作为优选，所述阀杆分别穿设于所述主阀片的中心和所述副阀片的中心。

作为优选，所述阀杆上设置有抵压于所述主阀片的限位凸台，所述限位凸台用于所述主阀片的限位。

作为优选，所述阀杆上设置有两个定位凸起，所述副阀片卡接于两个定位凸起。

为达此目的，本发明还提供了一种废气再循环***，包括上述的EGR阀。

本发明的有益效果：

本发明提供的EGR阀，驱动组件能驱动主阀片向远离主阀座的方向移动，使得废气从主阀片和主阀座之间的缝隙进入阀体后流入出气管内。由于第一工作腔室与主阀座相连通，废气也可以直接进入第一工作腔室内，根据连通器原理，废气对主阀片和副阀片施加的压强相同且方向相反，从而可以实现废气压力的抵消。采用这种方式，减少了主阀片在开启过程中受到脉动排气的影响，使得控制响应速度快，控制也更稳定可靠，同时避免了主阀片与主阀座高频撞击而造成EGR阀容易损坏的情况，进而延长了使用寿命。

而且，该EGR阀减少了废气对主阀片的作用力而导致主阀片开启受阻的情况，减少了驱动组件的负荷，提高了控制响应性。

本发明还提供了一种废气再循环***，该废气再循环***包括上述的EGR阀。EGR阀将副阀片作为阀体移动的导向定位元件的同时，还能减少传统EGR阀主阀片受脉动气体的影响，避免了在工作过程中主阀片与主阀座容易出现高频振动冲击的现象，利于EGR阀的控制与保护。

附图说明

图1是现有技术EGR阀关闭状态的结构示意图；

图2是图1中EGR阀开启状态的结构示意图；

图3是本发明EGR阀关闭状态的结构示意图；

图4是图3中EGR阀开启状态的结构示意图。

图中：

1＇、阀体；2＇、阀座；3＇、阀片；4＇、阀杆、5＇、轴套；

1、阀体；2、出气管；3、主阀座；4、主阀片；5、副阀组件；6、驱动组件；7、压力通道；

31、密封斜面；41、密封锥面；

51、导向座；52、副阀片；

61、阀杆；62、定位凸起；63、限位凸台。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种EGR阀，如图3所示，该EGR阀包括阀体1、设置于阀体1外壁上的出气管2、设置于阀体1一端的主阀座3、设置于主阀座3内部的主阀片4、副阀片52及驱动组件6，副阀片52能够沿阀体1密封地滑动，副阀片52将阀体1分割成第一工作腔室和第二工作腔室，第一工作腔室与主阀座3相连通，且副阀片52和主阀片4之间形成第二工作腔室；同时驱动组件6的输出端分别连接于主阀片4和副阀片52，且驱动组件6能驱动主阀片4相对于主阀座3移动，以控制废气进气的启闭。

本实施例提供的EGR阀，驱动组件6能驱动主阀片4向远离主阀座3的方向移动，使得废气从主阀片4和主阀座3之间的缝隙进入阀体1后流入出气管2内。由于第一工作腔室与主阀座3相连通，废气也可以直接进入第一工作腔室内，根据连通器原理，废气对主阀片4和副阀片52施加的压强相同且方向相反，从而可以实现废气压力的抵消。采用这种方式，减少了主阀片4在开启过程中受到脉动排气的影响，使得控制响应速度快，控制也更稳定可靠，同时避免了主阀片4与主阀座3高频撞击而造成EGR阀容易损坏的情况发生，进而延长了使用寿命。

而且，该EGR阀减少了废气对主阀片4的作用力而导致主阀片4开启受阻的情况，减少了驱动组件6的负荷，提高了控制相应性。

如图3所示，阀体1的一端设置有主阀座3，另一端设置有导向座51，副阀片52密封设置于导向座51内部。其中，导向座51和副阀片52可以统称为副阀组件5。为了保证主阀座3和导向座51之间的连通效果，该EGR阀还包括压力通道7，压力通道7的一端连通于主阀座3，另一端连通于第一工作腔室。需要特别说明的是，压力通道7具体连通于主阀片4位于主阀座3外侧的空间。

上述驱动组件6包括驱动件及连接于驱动件输出端的阀杆61，驱动件具体可以为驱动电机。其中阀杆61分别连接于主阀片4和副阀片52，阀杆61在穿设副阀组件5后与主阀片4相连接，驱动电机能驱动阀杆61并带动主阀片4移动，以实现废气进气的启闭。为了保证主阀片4和主阀座3之间的配合效果，在主阀座3的内部设置有密封斜面31，主阀片4的边缘设置有与密封斜面31相适配的密封锥面41。同时，阀杆61穿设于主阀片4的中心，以保证对主阀片4良好的平衡效果，且阀杆61上设置有抵压于主阀片4的限位凸台63，限位凸台63用于主阀片4的限位，避免废气和脉动废气冲击主阀片4而导致主阀片4沿阀杆61轴向滑移的情况。

阀杆61和副阀组件5之间的配合可以采用驱动电机驱动阀杆61并带动副阀片52相对于导向座51反复移动，采用副阀片52和导向座51之间密封且滑动配合的方式，避免了废气从此位置泄露的情况，进而保证了良好的气密性。另外，阀杆61穿设于导向座51和副阀片52，可以对阀杆61起到导向作用，增强了对主阀片4的控制稳定性和可靠性。同时，为了保证阀杆61和副阀片52之间的固定稳定性，阀杆61上设置有两个定位凸起62，副阀片52卡接于两个定位凸起62之间。

如图4所示，当EGR阀的主阀片4处于开启状态时，废气冲击主阀片4，对主阀片4产生向上的推力，此时废气也能通过压力通道7进入第一工作腔室内部，对副阀片52产生向下的推力，可以至少部分抵消废气冲击主阀片的推力。

为了彻底消除主阀片在开启过程中受到的脉动排气的影响，可以使两个推力大小相等、方向相反，从而完全抵消，具体地，将主阀片4与废气的接触面积设置为与副阀片52与废气的接触面积相同。

在忽略摩擦力的影响，EGR阀的阀杆61、主阀片4及副阀片52所受的合力为：

F＝F_电机-F_废气＝F_电机-(F_废气下-F_废气上)＝F_电机+P_废气上*S_副阀片-P_废气下*S_主阀片

其中：

P_废气上、F_废气上分别表示为副阀片52的上表面所受废气的压强和压力；

P_废气下、F_废气下分别表示为主阀片4的下表面所受废气的压强和压力；

根据连通器原理：P_废气上＝P_废气下；

因此，阀体1所受的合力为：F＝F_电机。

阀体1所受的合力仅为驱动电机的驱动力，不受脉动气体的影响，当主阀片4处于开启状态时，废气通过主阀片4与主阀座3之间的缝隙进入阀体1内部，并将废气输送至出气管2，同时废气也能通过压力通道7进入到第一工作腔室。即使阀体1内部的气体处于脉动状态，主阀片4所受气体压力方向改变时，由于主阀片4和副阀片52所受的废气压力仍然时时处于大小相等、方向相反，可以抵消的状态，此时主阀片4移动仅受驱动电机的驱动力控制，驱动电机仅需要较小的驱动力矩便能顺利地将主阀片4打开，驱动电机的负荷较小，控制响应速度快。同时，消除了脉动的气体作用力的影响，对主阀片4的控制更加稳定、可靠及精确，避免出现主阀片4与主阀座3震动撞击的情况，延长了使用寿命，具有很高的推广性和实用性。

本实施例还提供了一种废气再循环***，该废气再循环***包括上述的EGR阀。EGR阀将副阀片52作为阀体1移动的导向定位元件的同时，还能消除传统EGR阀主阀片4受脉动的气体的影响，避免了在工作过程中主阀片4与主阀座3容易出现高频振动冲击的现象，利于EGR阀的控制与保护。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种EGR阀，包括阀体(1)、设置于所述阀体(1)外壁上的出气管(2)、设置于所述阀体(1)一端的主阀座(3)及设置于所述主阀座(3)内部的主阀片(4)，其特征在于，还包括：

副阀片(52)，所述副阀片(52)能够沿阀体(1)密封地滑动，将所述阀体(1)分割成第一工作腔室和第二工作腔室，所述第一工作腔室与所述主阀座(3)相连通，且所述第二工作腔室形成在所述副阀片(52)和所述主阀片(4)之间；

驱动组件(6)，所述驱动组件(6)的输出端分别固定连接于所述主阀片(4)和所述副阀片(52)，且所述驱动组件(6)能够驱动所述主阀片(4)相对于所述主阀座(3)移动，以控制废气进气的启闭。

2.根据权利要求1所述的EGR阀，其特征在于，还包括压力通道(7)，所述压力通道(7)的一端连通于所述主阀座(3)，另一端连通于所述第一工作腔室。

3.根据权利要求1所述的EGR阀，其特征在于，所述驱动组件(6)包括驱动件及连接于所述驱动件输出端的阀杆(61)，所述主阀片(4)连接于所述阀杆(61)，所述驱动件能驱动所述阀杆(61)并带动所述主阀片(4)移动。

4.根据权利要求3所述的EGR阀，其特征在于，所述阀体(1)上设置有导向座(51)，所述副阀片(52)密封设置于所述导向座(51)内部，所述阀杆(61)连接于所述副阀片(52)并带动所述副阀片(52)相对于所述导向座(51)移动。

5.根据权利要求4所述的EGR阀，其特征在于，所述主阀片(4)与废气的接触面积和所述副阀片(52)与废气的接触面积相同。

6.根据权利要求1所述的EGR阀，其特征在于，所述主阀座(3)的内部设置有密封斜面(31)，所述主阀片(4)的边缘设置有与所述密封斜面(31)相适配的密封锥面(41)。

7.根据权利要求4所述的EGR阀，其特征在于，所述阀杆(61)分别穿设于所述主阀片(4)的中心和所述副阀片(52)的中心。

8.根据权利要求7所述的EGR阀，其特征在于，所述阀杆(61)上设置有抵压于所述主阀片(4)的限位凸台(63)，所述限位凸台(63)用于所述主阀片(4)的限位。

9.根据权利要求7所述的EGR阀，其特征在于，所述阀杆(61)上设置有两个定位凸起(62)，所述副阀片(52)卡接于两个定位凸起之间。

10.一种废气再循环***，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的EGR阀。