改进型电子节气门体 技术领域 本发明涉及汽车发动机进气系统部件， 具体来说涉及用于汽车发动机进气系统的 节气门体总成技术领域。
技术背景 电子节气门体的研究工作起源于 20 世纪 70 年代， 80 年代开始有产品问世， 近 10 年来， 国外对电子节气门的研究取得了非常迅速的发展。 发展趋势可总结为 ： 在控制策略上 由线性控制发展为非线性控制， 由辅助电子节气门发展为独立的电子节气门系统， 从单一 的控制功能发展到集成多种控制功能， 兼顾提高动力性、 经济性、 操纵稳定性、 排放性和乘 坐舒适性。
目前， 国外多家公司已对电子节气门系统作了深入的研发， 比如德国 Bosch， Pierburg， 美国 Delphi， Visteon， 日本 Toyota， Hitachi， Denso， 意大利 Marelli 等已推出 系列化产品应用于各种品牌的中高档轿车。 国内某些轿车， 如 POLO， 也配备了电子节气门系 统。
汽车发动机系统节气门体总成的作用是控制发动机的进气流量， 决定发动机的运 行工况。驾驶员通过操作油门踏板来操纵节气门开度。目前市场上的电子节气门体总成没 有集成曲轴箱通风管、 碳罐管和增压管， 从动力性、 环保性和燃油经济性角度来看， 发动机 并不总是完全处于最佳运行工况， 而且经活塞环窜到曲轴箱内的可燃混合气和废气蒸气凝 聚后将使机油变稀， 机能变坏。活性碳罐内的汽油蒸汽不能被洁净空气带入气缸内参加燃 烧， 增加了排放， 而且也增加了油耗。 其次， 现有电子节气门体没有合理设置高、 低怠速限位 机构， 从而造成高低怠速位置控制的欠准确， 而且当电机出现故障导致无法正常工作时， 节 气门阀片不能自动恢复到高怠速位置 ； 此外， 电子节气门体的进气口与空滤器塑料导气管 配合处易发生泄漏 ； 电子节气门体在长期使用中， 时有发生因反铆螺钉致使节气门轴变形 而节气门体发卡的问题等等。
发明内容 本发明的目的是提供一种具有改进型电子节气门体， 以最终提高发动机进气效 率、 燃油经济性和排放性。
本发明的目的是这样实现的 ： 一种改进型电子节气门体， 包括节气门本体， 经轴承 安装在本体上的节气门轴， 节气门阀片， 电机， 位置传感器， 曲轴箱通风管、 碳罐管和增压管 分别铆在节气门本体上， 并与节气门进气通道相连通 ； 节气门阀片采用自锁螺钉安装在节 气门轴上 ； 节气门轴上安装有扇形齿轮， 安装在电机轴上的电机齿轮与安装在本体上的中 间齿轮啮合， 中间齿轮与扇形齿轮啮合 ； 本体上位于扇形齿轮的转动位置上设置有两个突 起的限位挡块 ； 复位扭簧一端固定在本体上， 另一端固定在扇形齿轮上， 位于扇形齿轮与齿 轮挡盖之间的扭簧一端固定在扇形齿轮上， 另一端固定在齿轮挡盖上 ； 齿轮挡盖卡在扇形 齿轮的挂钩上 ； 在自然状态下复位扭簧的扭力使齿轮挡盖抵到本体的第一限位挡块上 ； 当
节气门轴处于高怠速位置， 节气门轴正转至全开位置时， 扇形齿轮抵到本体的第二限位挡 块一个作用面上 ； 当节气门轴反转至低怠速位置时， 扇形齿轮抵到本体的第二限位挡块的 另一作用面上 ； 本体的进气口上安装有 O 形密封圈。
与现有技术相比， 本发明的有益效果是 ：
1、 构思巧妙、 独特的结构设计， 提高发动机进气效率， 燃油经济性和排放性。
电子节气门体总成上集成了曲轴箱通风管， 一方面是靠进气的负压从曲轴箱抽出 经活塞环窜到曲轴箱内的可燃混合气和废气防止机油变质、 防止曲轴油封、 曲轴箱衬垫渗 漏； 另一方面是环保要求， 防止各种油蒸气污染大气 ； 本发明电子节气门体总成上集成了 碳罐连接管， 并与碳罐控制阀相连接， 此阀受发动机 ECU 的控制， 发动机熄火后， 汽油蒸汽 与新鲜空气在罐内混合并贮存在活性碳罐中， 当发动机启动后， 装在活性碳罐与进气歧管 之间的电磁阀门打开， 活性碳罐内的汽油蒸汽在进气管的真空度作用下被洁净空气带入气 缸内参加燃烧。这样做不但降低了排放， 而且也降低了油耗。电子节气门总成上集成有增 压管与本体主通道相连通， 提高了发动机的进气能力从而提高发动机的功率， 能使发动机 排放达到最佳， 保证车辆最佳的动力性和燃油经济性。
2、 合理设置高、 低怠速限位机构， 准确控制节气门阀片在各种工况下的最大和最 小开度， 同时， 当电机出现故障导致无法正常工作时， 节气门阀片在复位扭簧作用下 ( 确切 地说是在两个扭簧共同作用下 ) 能自动复位到高怠速位置， 从而增加了发动机系统的安全 性。 3、 本体的进气口上安装有密封圈， 因为节气门体的进气口是与一根空滤器硬塑料 导气管相连， 同时考虑发动机是废气涡轮增压发动机， 为了加强发动机增压进气密封性， 节 气门体的进气口与空滤器导气管连接除了使用钢带卡箍外， 节流阀体还自带了 O 型密封 圈。
4、 本体上节气门阀片安装用自锁螺钉， 一方面减少了因反铆螺钉致使节气门轴变 形而节气门体发卡的可能性， 另一方面减少了装配线上反铆螺钉的工序， 降低了成本。
附图说明
图 1 是本发明电子节气门体的立体图 ； 图 2 是本发明的主视图 ； 图 3 是本发明的剖视图 ； 图 4 是本发明的 O 型密封圈安装位置图 ； 图 5 是扇形齿轮与两个限位挡块的位置关系图。具体实施方式
图、 2、 图 3 示出， 本发明主要由节气门本体 1， 节气门阀片 3， 节气门轴 2( 经轴承 6 安装在本体上 )， 传感器组件 4， 电机组件 ( 含直流电机 5)， 中间齿轮， 扇形齿轮组件和扭簧 以及复位扭簧等组成。
曲轴箱通风管 13、 碳罐管 14 和增压管 15 分别铆在节气门本体上， 并与节气门进气 通道相连通 ； 节气门阀片 3 采用自锁螺钉 17 安装在节气门轴 2 上 ； 节气门轴 2 上安装有扇 形齿轮 11， 安装在电机轴上的电机齿轮 7 与安装在本体 1 上的中间齿轮 10 啮合， 中间齿轮与扇形齿轮啮合 ； 本体上位于扇形齿轮的转动位置上设置有两个突起的限位挡块 ； 复位扭 簧 8 一端固定在本体上， 另一端固定在扇形齿轮 11 上， 位于扇形齿轮与齿轮挡盖 12 之间的 扭簧 9 一端固定在扇形齿轮上， 另一端固定在齿轮挡盖 12 上 ； 齿轮挡盖 12 卡在扇形齿轮的 挂钩上 ； 在自然状态下， 复位扭簧 8 的扭力使齿轮挡盖 12 抵到本体的第一限位挡块 18 上 ； 当节气门轴处于高怠速位置， 节气门轴正转至全开位置时， 扇形齿轮 11 抵到本体的第二限 位挡块 19 一个作用面上 ( 参见图 5) ； 当节气门轴反转至低怠速位置时， 扇形齿轮 11 挡块 抵到本体的第二限位挡块的另一作用面上。
高、 低怠速限位机构主要由节气门轴、 扇形齿轮 11， 复位扭簧 8、 扭簧 9 和节气门本 体上的突起的两个限位挡块组成。复位扭簧 8 的一端固定在节气门本体上， 另一端固定在 节气门轴上的扇形齿轮上， 由于复位扭簧 8 的扭力使齿轮挡盖挡块在自然状态下抵到本体 的限位挡块上， 从而使节气门阀片保持在高怠速状态 ( 也可以说， 使节气门阀片的开启对 应于高怠速位置状态 )， 当节气门轴正转至全开位置时扇形齿轮挡块抵到本体的限位挡块 ( 一个作用面 ) 上， 扭簧 9 一端固定在扇形齿轮上， 另一端固定在齿轮挡盖 12 上， 且扭簧 9 位于二者之间。节气门轴反转至低怠速位置时扇形齿轮挡块抵到本体限位挡块 ( 另一作用 面 ) 上。也可以说， 扇形齿轮挡块反转至抵到限位挡块上时， 节气门轴反转至低怠速位置。 当电机出现故障导致无法正常工作时， 节气门阀片可在复位扭簧 8 的扭力作用下自动恢复 到高怠速位置状态。
本发明的工作过程如下 ：
节气门阀片固定在节气门轴上， 并可以在本体进气通道里转动， 用以改变节气门 阀片的开度。节气门轴的传感器接口一端装有扇形齿轮和齿轮挡盖 ( 扭簧 9 装在两者之 间 )。 由于复位扭簧 8 的扭力作用和节气门体本体挡块的阻挡作用， 节气门阀片在自然状态 保持在系统所要求的高怠速位置状态。直流电机装在电子节气门体本体上， 直流电机轴上 端装有电机齿轮， 电机通过齿轮传递机构 ( 电机齿轮 7 与中间齿轮 10 啮合， 中间齿轮 10 与 扇形齿轮 11 啮合 )， 带动节气门轴的转动， 从而控制节气门阀片的开度。 节气门阀片正转最 大可至系统所要求的全开状态， 并且在节气门本体挡块的阻挡下不能再正转。
整个电子节气门体控制系统的结构包括 ： 1、 油门踏板位置传感器 ( 安装在驾驶室 油门踏板附近 ) ； 2、 电子节气门体总成 ； 3、 ECU( 设置在汽车发动机控制系统内 )。首先驾驶 员踩下油门踏板时， 油门踏板位置传感器由两个电位传感器组成， 在相同的由 ECU 提供的 基准电压 (5V) 下工作， 随着油门踏板位置的改变， 输出电压也发生相应的变化， 由此产生 油门踏板下踏量大小的电压信号输入 ECU。和踏板位置传感器类似， 节气门位置传感器也 是由两路非接触式传感器组成， 且由 ECU 提供相同的基准电压 (5V)。当节气门阀片位置发 生变化时， 带动节气门轴转动， 从而将与节气门轴转角变化相对应的传感器电压信号输入 ECU。 电子节气门体控制电机采用精度高、 反应灵敏、 便于伺服控制的直流电机。 ECU 是整个 控制系统的中枢， 由信号分析处理模块和直流电机驱动电路模块两部分构成。油门踏板位 置传感器将电压信号输入给 ECU 后， ECU 经过分析处理， 并结合位置传感器输入到 ECU 的当 前位置信号， 得到节气门的最佳开度， 并把相应的电压信号发送到直流电机驱动电路模块 中， 驱动控制直流电机通过脉冲宽度调制 (PWM) 使直流电机通过两级齿轮传递机构 ( 如图 3 所示电机齿轮与中间齿轮啮合， 中间齿轮与扇形齿轮啮合， 扇形齿轮与节气门轴装配在一 起， 并能带动节气门轴转动 )， 从而使节气门达到最佳的开度位置。节气门位置传感器再把节气门的当前的开度信号反馈给 ECU， 形成闭环的位置控制。
曲轴箱通风管 13 与本体主通道相连通， 一方面是靠进气的负压从曲轴箱抽出经 活塞环窜到曲轴箱内的可燃混合气和废气， 防止机油变质、 防止曲轴油封、 曲轴箱衬垫渗 漏； 另一方面是环保要求， 防止各种油蒸气污染大气。 碳罐管 14 与本体主通道相连通， 并与 碳罐控制阀相连接， 此阀受发动机 ECU 的控制， 发动机熄火后， 汽油蒸汽与新鲜空气在罐内 混合并贮存在活性碳罐中， 当发动机启动后， 装在活性碳罐与进气歧管之间的电磁阀门打 开， 活性碳罐内的汽油蒸汽在进气管的真空度作用下被洁净空气带入气缸内参加燃烧。这 样做不但降低了排放， 而且也降低了油耗。增压管 15 与本体主通道相连通， 提高了发动机 的进气能力从而提高发动机的功率。
参见图 4， 本体 1 的进气口上安装有 O 型密封圈 16， 因为节气门体的进气口是与一 根空滤器硬塑料导气管相连， 同时考虑发动机是废气涡轮增压发动机， 为了加强发动机增 压进气密封性， 节气门体的进气口与空滤器导气管连接除了使用钢带卡箍外， 节气门体还 自带了 O 型密封圈。本体 1 上节气门阀片安装用自锁螺钉 17， 一方面减少了因反铆螺钉致 使节气门轴变形而节气门发卡的可能性， 另一方面减少了装配线上反铆螺钉的工序， 降低 了成本。 中间齿轮是一个联体齿轮， 即由同轴设置的一个中间齿轮和一个减速齿轮组成 ( 也可以说， 上述齿轮传动机构为 ： 电机齿轮与中间齿轮啮合， 与中间齿轮同轴设置的减速 齿轮与扇形齿轮啮合 )。