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CN101133240A - 含有流量调节和选择连接阀的废气再循环装置 - Google Patents

含有流量调节和选择连接阀的废气再循环装置 Download PDF

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CN101133240A CNA2006800071655A CN200680007165A CN101133240A CN 101133240 A CN101133240 A CN 101133240A CN A2006800071655 A CNA2006800071655 A CN A2006800071655A CN 200680007165 A CN200680007165 A CN 200680007165A CN 101133240 A CN101133240 A CN 101133240A
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Abstract

本发明涉及废气再循环装置，其包括冷却通道(5)和未冷却通道(6)，所述冷却通道和未冷却通道通过选择性的连接设备(7)连接到设置有阀门(7)的管路(14)，所述阀门包括腔体(9)，该腔体连接到所述管路并且容纳可动的流量调节元件，而且被通孔(16)贯穿以限定可变横截面，允许废气通过。所述冷却和未冷却通道每一条都有一端部开口于所述腔体的壁(10)上，并且所述调节元件对着所述壁安装，从而可以在所述通孔对着所述冷却通道的第一极限位置和所述通孔对着所述未冷却通道的第二极限位置之间移动，所述调节元件存在中间位置，在该中间位置，所述调节元件闭合所述冷却和未冷却通道。

Description

含有流量调节和选择连接阀的废气再循环装置
技术领域
本发明涉及一种废气再循环装置，此装置尤其可用于把一些废气再喷入内燃机的进气管路。
背景技术
废气再循环装置一般包括冷却通道和未冷却通道，所述冷却通道和未冷却通道，通过可选择性的连接部件与备有流量调节阀并与发动机进气管路相连接的管路连接。可选择性的连接部件包括腔体，冷却和未冷却通道通向所述腔体；阀门元件，所述阀门元件能在腔体中的未冷却通道连通而冷却通道关闭的位置和冷却通道连通而未冷却通道关闭的位置之间运动。安装于两管路部分之间的所述阀门包括主体，所述主体限定了腔体，而所述管路部分通向所述腔体；流量调节元件，所述流量调节元件被直通孔穿过，并安装成在所述腔体中运动，以便限定废气能经过的可变横截面。所述废气再循环装置具有相对比较复杂和体积较大的结构。
发明内容
因此，一种简单而紧凑的废气再循环装置将有积极作用。
为此，本发明提供了一种废气再循环装置，它包括冷却通道和未冷却通道，所述冷却通道和未冷却通道通过选择性的连接设备与备有阀门的管路相连接，所述阀门包括与管路连接的腔体，并罩住能运动且被直通孔穿过的流量调节元件，以便为废气通道限定可变横截面，在腔体的壁上，每一个冷却和未冷却通道带有端部开口，调节元件安装成面向所述壁，以便能在直通孔面向冷却通道的第一极限位置和直通孔面向未冷却通道的第二极限位置之间运动，所述调节元件具有可把冷却和未冷却通道关闭的中间位置。
这样，让调节元件从其中间位置运动到其第一极限位置，允许调节来自冷却通道的废气流，而让调节元件从中间位置运动到其第二极限位置，则允许调节来自未冷却通道的废气流。这样就可以对管路中的气流进行调节。并且，当调节元件位于其中一个极限位置或其中间位置时，调节元件可任选地把冷却和未冷却通道与管路相连接。这样，所述阀门就执行调节废气流和选择哪一通道与管路相连接的双重功能。另外，调节元件能在垂直于废气流的平面上运动，这意味着用于使调节部件运动的设备只需要一定程度上能承受由压缩废气施加于调节元件上的力。
根据具体的实施例，调节元件由一安装于腔体中的圆盘构成，以便在两个极限位置间枢转。
所制作的圆盘可用一种特别简单的方式运动，例如电动马达方式。所述阀门的结构特别紧凑。
优选的是，圆盘的三个位置之间隔开120°。
就给定的尺寸而言，这种安排方式可获得最大的通道横截面。
据一项有优势的特征，圆盘和墙壁经由至少一围绕直通孔的第一颈圈相接触，优选的是，圆盘和壁也经由至少一关于圆盘的旋转轴与第一颈圈对称的第二颈圈相接触。
因此通过相对小的面积实现了密封，即通过颈圈的边，这样更容易获得良好的密封。并且，做几个对称的颈圈允许压在圆盘上的力散布。
据另一项具有优势的特征，所述阀门包括用于使圆盘恢复到中间位置的恢复元件，优选的是，恢复元件包括两个扭矩弹簧与圆盘和主体连接，以便在圆盘上施加相对的恢复扭矩。
当没有动力加在所述阀门时，所述阀门就位于使两个通道关闭的位置。
阅读对本发明的以下一些特殊的非限制性实施例的描述，本发明的其他特征和优势将会显现出来。
附图说明
可以参照附图，其中：
图1是装有废气再循环装置的内燃机的示意图；
图2是据本发明对调节元件的第一位置的阀门的轴截面图；
图3是与图2相似的对调节元件的第二位置的视图；
图4是从形成调节元件底座的壁上看而得到的视图；
图5是据实施例的另一种形式与图3中的视图相似的阀门的视图。
具体实施方式
参照图1，一般用1表示的废气再循环装置用于被安装到内燃机2上，所述内燃机2一方面与燃气排气管3相连接，另一方面又与空气进入管路4相连接。这种布置本身是已知的。
再循环装置1包括本身已知的冷却通道5和未冷却通道6，所述冷却通道5和未冷却通道6一方面与排气管3相连接，另一方面通过阀门7与进气管4相连接。
也可参照图2到4，阀门7包括限定了腔体9的主体8，所述腔体9被法兰10所包围，而与冷却和未冷却通道的相应端部连接的通道穿过法兰10。法兰10固定于主体8上，并例如可以用图中看不到的螺钉取下，该法兰构成腔体9的壁。如同腔体9的同侧一样，法兰10包括表面，第一颈圈11从所述表面围绕在冷却通道5的出口处，颈圈12从所述表面围绕在未冷却通道6的出口处，盲颈圈13从所述表面凸起，所述第一颈圈11、颈圈12和盲颈圈13之间分开成120°角。颈圈11、12和13是相同的。
所述腔体9通过通向它的连接管14与进气管4相连接。
腔体9容纳着由圆盘15构成的流量调节元件，横截面可与冷却和未冷却通道的横截面相比的直通孔16穿过所述圆盘15。圆盘15位于面向颈圈11、12、13以及法兰10的位置。圆盘15紧固在轴17的一端，而轴17的另一端紧固于在离开电动马达19一定距离的位置旋转的齿部18，在这个例子中，所述电动马达19是直流马达。
所述圆盘1 5能在两极限位置之间转动，即：
-在所述第一极限位置处(如图2和3所示)，直通孔16位于面向颈圈11和冷却通道5的位置，(圆盘15因此打开冷却通道5，关闭未冷却通道6)；和
-在所述第二极限位置处(未示出)，直通孔16位于面向颈圈12和冷却通道6的位置，(则圆盘15打开未冷却通道6，关闭冷却通道5)。
在两个极限位置之间，圆盘15有中间位置(未示出)，在所述中间位置处，直通孔16面向颈圈13，此时圆盘15就关闭冷却通道5和未冷却通道6。两个极限位置和中间位置之间分开120°。对于给定的尺寸，分开120°能使通道横截面最大。
阀门7包含恢复元件，用于使圆盘15恢复到中间位置。恢复元件包含两个扭矩弹簧20、21，它们是与轴17同轴的螺旋弹簧，每一弹簧的一端与齿部18相连接，另一端与主体8相连接，以便作用于齿部18和圆盘15，并与恢复扭矩力相对。
轴17被罩在主体18中，这样其不仅可以枢转，而且可以滑动，以便圆盘15在两个轴向位置之间运动，即：
-支座的第一位置(如图3所示)中，圆盘15被压在颈圈11、12和13上，颈圈11、12和13形成圆盘15的底座；
-未支座的第二位置(如图2所示)中，圆盘1 5远离颈圈11、12和13。
阀门7包括运动设备，用于使圆盘15在支座位置和未支座位置之间运动。
运动设备包括固定于主体8上并与轴17同轴的线圈22，以便它位于面向和轴17一起平移的磁性材料盘23的位置。线圈22与电源供应设备(未示出)相连接，这样，当对线圈22通电后，线圈22就吸引盘23，并使轴17和圆盘15朝向圆盘15支座的位置运动。
运动设备也包括恢复部件，用于使圆盘15恢复到未支座的位置。恢复设备包括螺旋压缩弹簧24，所述螺旋压缩弹簧24在主体8和盘25之间与轴17同轴，而所述盘25关于轴17固定，不能平移但能自由转动。在此特例中，盘25安装后，它就可以在固定于轴17的阶式轴衬26上自由旋转，并通过滑靴或滚针止推轴承，轴向支撑在轴衬26的肩部以及盘23上。弹簧24向后推动盘25而靠在固定于主体8上的末端挡板27上。末端挡板27限定了圆盘15的未支座位置。
现在对阀门工作的方式进行描述。
当内燃机2没运行时，电动马达19和线圈22没有通电。弹簧24把圆盘15约束在未支座的位置，扭矩弹簧20、21把圆盘15约束在中间位置。
通过发动机控制单元或一些其他的本身已知的专用单元，可以用本身已知的方式对废气再循环进行控制，电动马达19和线圈22至少间接与所述控制单元或者专用单元相连接。
当内燃机2处于废气再循环阶段，电动马达19是这样被操作的，即：通过连接管14，根据冷却通道5还是未冷却通道6与进气管4相连接，而把圆盘15引入它的两个极限位置的一端或另一端。应该理解，当圆盘15处于它的两个极限位置之一时，由于直通孔16完全面向两个通道5、6的其中之一，所以会达到最大流量。相比之下，当圆盘15处于它的中间闭合位置和两个极限位置之一之间的位置时，直通孔16位于只部分面向两个通道之一的位置，这意味着圆盘15关闭了部分通道。圆盘15可以减少用于来自所论述的通道的废气流途经的横截面积，就可以调整流量了。
当圆盘15处于非支座位置而内燃机处于再循环阶段时，将会注意到，在通道的出口处并面向圆盘15处于关闭此通道的位置，存在泄漏。此泄漏的流量可忽略。
当圆盘15在它的两极限位置之间枢转时，它并不压靠颈圈11、12和13。这就可以限制摩擦以及接触部件的磨损。用传统方式检测圆盘15的角位置。
在废气再循环阶段的外部，电动马达19把圆盘15带到其中间位置，且给线圈22通电，使圆盘15处于支座的位置。
如果恢复到再循环阶段，为使圆盘15在其各种角度位置之间运动，要预先切断对线圈22供电，以便弹簧24使圆盘15运动到其未支座位置，此时，给电动马达19通电，从而能使圆盘15运动到希望的位置。
存在颈圈11、12和13能简化在圆盘15和其底座之间实现密封的方式，而且，当圆盘处于支座位置时，也能使施加于圆盘15上的载荷得到平衡。
阀门7执行调节流量和选择通道5、6中的哪一个通道与管14相连接的双重功能。而且，既然圆盘15在垂直于废气流的平面内运动，那么用于使圆盘15运动的设备就在有限的程度上承受压缩废气施加于圆盘15上的力。
当关闭内燃机2时，那么对线圈22的供电也就被切断，弹簧24向后推动圆盘15进入未支座位置。这样就可避免包含在废气中的粒子或凝结块把圆盘15粘结到法兰10。
据图5中所示的实施例的另一种形式，使圆盘15恢复到未支座位置的恢复部件包括永久磁铁27，所述永久磁铁27是圆形的，固定在面向磁盘28的盘23周围，所述磁盘28关于主体8固定，不能平移但能自由转动。磁盘28与轴17同轴，并通过旋转引导轴承以及轴向滚针止推轴承固定于主体8上。盘23由磁性材料制成。
永久磁铁27有比线圈22更大的直径。
永久磁铁27与衔铁29相联合，永久磁铁27产生的磁通量穿过该衔铁，这样永久磁铁27就产生吸引磁盘28的吸引力。
以本身已知的方式，衔铁29包括饱和部分，所述饱和部分限制由永久磁铁27产生的磁通量，从而在永久磁铁接近盘28时，限制由永久磁铁27所产生的吸引力增大。当线圈通电时，这样就让线圈22更容易以这种方式移动圆盘15，从而让圆盘15运动到支座位置，在该位置，所述原盘压靠颈圈11、12和13。
这样，当线圈22通电时，它就吸引盘23，并把圆盘15带到支座位置。当给线圈22的供电切断时，永久磁铁27吸引盘28并把圆盘15带入未支座位置。
永久磁铁27和线圈22之间的直径差异，就使它们相互分离开，这样，永久磁铁27就稍微受到由线圈22产生的磁场的作用。
在另一个形式的实施例中，由电动马达19驱动的齿部固定在盘23上。
扭矩弹簧20、21是螺旋状的，而且与轴17同轴，所述扭矩弹簧20、21中的每一个都有一端和与轴17一同旋转的部件相连接，而另一端与主体8相连接，以便在轴17和圆盘15上施加相对的恢复力矩。
仍在所述另一个形式的实施例中，与腔体9处于同侧的法兰10表面是平坦的，且圆盘15有三个凸起的颈圈(图5中只能看见两个)：一个颈圈绕在直通孔16的周围，还有两个是盲颈圈。
据另一形式的实施例的阀门工作的方式与已描述的操作模式是相同的。
当然，本发明不局限于所描述的实施例，在不背离由权利要求书所限定的本发明的范围内，另一形式的实施例可应用于其中。
特别是，调节元件可具有和所描述不同的结构，例如，可以包含滑盘。
并且，通道5、6可通过安装在主体8外部的连接端部件，直接与腔体9相连接。
颈圈11、12和13是任意选择的。
阀门7可以安装在冷却和未冷却通道的上游，而不是如图1中所描述的下游。
在再循环阶段，如果不希望在别的通道有任何渗漏，则一旦圆盘处于连接其中一条通道与管道14的希望角度位置，就对圆盘15采取一定措施，使其被带到支座位置。如果要改变该角位置，则预先将圆盘15离座，然后，一旦它枢转完，就恢复到它的支座位置。

Claims (8)

1.一种废气再循环装置，其包括：冷却通道(5)和未冷却通道(6)，所述冷却通道和未冷却通道通过选择性的连接设备(7)与设置有阀门(7)的管路(14)相连接，所述阀门包括与所述管路相连接的腔体(9)，并罩住流量调节元件(15)，所述流量调节元件可运动并被直通孔(16)穿过，以便为废气通道限定可变横截面，其特征在于：每一条所述冷却和未冷却通道都有一端部开口于所述腔体的壁(10)上，并且特征在于，所述流量调节元件安装成面向所述壁，以便能在所述直通孔面向所述冷却通道的第一极限位置和所述直通孔面向所述未冷却通道的第二极限位置之间运动，所述调节元件存在中间位置，在所述中间位置，所述调节元件关闭所述冷却和未冷却通道。
2.如权利要求1中的装置，其特征在于：所述调节元件由圆盘(15)构成，所述圆盘安装于所述腔体(9)内并在所述两个极限位置之间枢转。
3.如权利要求2中的装置，其特征在于：所述圆盘(15)的三个位置分开120°。
4.如权利要求2中的装置，其特征在于：通过至少一环绕所述直通孔(16)的第一颈圈(11)，所述圆盘(15)和所述壁(10)相接触。
5.如权利要求4中的装置，其特征在于：还通过至少一关于所述圆盘的旋转轴与所述第一颈圈(11)相对称的第二颈圈(12、13)，所述圆盘(15)和所述壁(10)相接触。
6.如权利要求2中的装置，其特征在于：所述阀门(7)包括恢复元件(20、21)，用于使所述圆盘(15)恢复到所述中间位置。
7.如权利要求6中的装置，其特征在于：所述恢复元件包括两个与所述圆盘(15)和所述主体(8)相连接的扭矩弹簧(20、21)，以便在所述圆盘上施加相对的恢复力。
8.如权利要求1中的装置，其特征在于：所述圆盘(15)能在压靠所述壁的位置和远离所述壁的位置之间轴向运动，而且特征在于，所述阀门(7)包括运动设备(24、27)，用于使圆盘在其两个轴向位置之间运动。
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