CN104704277B - 用于控制内燃引擎中冷却剂温度的温控阀 - Google Patents

用于控制内燃引擎中冷却剂温度的温控阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃引擎中的冷却剂温度的温控阀，特别是在机动车引擎中，它控制冷却剂在内燃引擎和换热器‑特别是冷却器‑和/或旁路之间的流动，它包含用于驱动阀壳体中的主阀和旁通阀升起的以依赖温度的方式运作的致动元件，致动元件具有支撑在阀壳体部件上的固定活塞及相对于活塞可移位的壳体，主阀及旁通阀的阀构件被布置在该壳体上。进一步提供的是一种用于主阀位置的监视设备，其以非接触的方式工作，且具有容纳在阀壳体部件中的至少一个传感器元件以及用于产生磁场的至少一个关联的永磁体，传感器元件被暴露在该磁场中。

Description

用于控制内燃引擎中冷却剂温度的温控阀
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃引擎冷却剂温度的温控阀，特别是在机动车的引擎中。
背景技术
现代内燃引擎的冷却系统对于污染物排放及燃料消耗起着至关重要的作用。例如可以通过切断流经引擎缸体的冷却剂流动的循环，引擎的预热可被明显地缩短。从而，摩擦损耗被降低，燃料消耗降低，废气催化剂更早地到达它们的工作温度及因此更早地启动它们的功能。为了防止在冷态下通过引擎的流动以及为了在运行状态温度下主动控制引擎中冷却剂温度，一个有利的解决方案在于构造具有电加热及切断功能的温控阀。这样的温控阀现在可以及其稳定地运行。然而，产生了对于监控温控阀功能能力的需求。
发明内容
本发明所基于的目在于对所介绍类型的温控阀进行配置，以便至少相对于确定出现的是主阀的打开还是关闭位置，可以用简单的方式监控其功能。
该目的通过在根据本发明所介绍类型的温控阀中实现，其原因在于提供用于主阀位置的监控装置，其以非接触的方式运行且具有至少一个包含在阀壳体部件中的传感器元件及用来产生磁场的至少一个相关的永磁体，传感器元件被暴露在该磁场中。传感器元件连接到评估装置，例如马达控制单元。马达控制单元在信号变化的情况下可以因此检测主阀的关闭位置或者分别的打开位置。安装固定在壳体上的至少一个传感器元件测量作为主阀升起的函数的磁体的磁场的场强，并且传递模拟或数字信号，该模拟或数字信号作为永磁体以及因此主阀的阀构件到至少一个传感器元件的距离的函数。
在一种有利的方式中，永磁体以环状的方式被构造。它优选在与致动元件壳体移动的轴向方向大致平行的轴向方向上被磁化。永磁体优选直接被布置在致动元件的壳体的正面侧，特别是被接纳在那里的环形槽中且被固定其中，例如通过胶合或诸如此类。如果永磁体被接纳在位于致动元件壳体的头部件上的支托中并与其紧固，这也可以是有利的。
至少一个传感器元件以紧邻的方式被适宜地布置成与永磁体轴相对。至少一个传感器元件可以具有与其紧邻的、被布置在阀壳体部件中的抑制组件，例如电容器。如果至少一个传感器元件由霍尔传感器形成，这是有利的。
一个进一步有利的实施方式中的设置是，阀壳体部件具有保持部件，其从准备好安装的注塑成型的塑料半成品件形成。这为生产和装配带来了优势。
在一种有利的方式中，致动元件的活塞的一端可被包含在保持部件中，且可以通过保持部件的塑料材料被插入-包覆成型(insert-overmolded)，从而以这种方式，活塞为保持部件的固定部分。在包含在活塞内部的电加热装置的情况下，其中加热装置的电力馈线及与其连接的插件触头于是属于所述活塞，作为活塞部件的馈线及插件触头也可以通过保持部件的塑料材料连同活塞一起被插入-包覆成型。这种情况下，在活塞连同其端头及电子馈线及插件触头在注射模具中被保持且通过同时成型保持部件的塑料材料被插入-包覆成型时，保持部件本身也可以被形成和成型。
如果至少一个传感器元件和如果适用的话用于其的抑制组件及其插件触头被组合成一个结构单元，例如通过引线框架来限定及保持这些部件，这可以是进一步有利的。这样的结构单元于是可以有利地安装在保持部件中，且用其塑料材料围绕铸成。或者，在一个特别有利的方式中，该传感器元件和抑制组件及其插件触头的结构单元连通活塞、电力馈线及其插件触头可以在注射模具中通过插入-包覆成型联合成一个组件，其中，包含这些部件的保持部件也通过塑料注塑成型形成。那么，作为准备好安装的结构单元，存在这样的结构单元，它包括保持部件连同活塞、用于加热装置的电力馈线及插件触头，以及包括至少一个传感器元件连同抑制组件及其插件触头。
一个进一步有利的实施方式中的设置在于，阀壳体部件具有构造为中空体的插头，在其一端具有套管，传感器元件及抑制组件的结构单元电和/或加热装置的插件触头被插入并被保持在其中。
一个进一步有利的实施方式中的设置在于，保持部件和/或插头形成预安装装配体，其插入进阀壳体中，且通过阀壳体的塑料材料被插入-包覆成型。
以这样的方式配置温控阀通过预安装装配体构成了以模块化、紧凑及成本高效的方式构造的系统。插入-包覆成型装配体所使用的塑料材料优选包括相对于冷却剂致密和/或不会浸透任何冷却剂的材料(例如PPS-PBT)，从而可以确保电子组件被可靠地保护免受湿气。温控阀通过监控例如主阀关闭位置，提供了故障的简单检测的可能性。
附图说明
从下面的描述中，本发明进一步的细节及优点将会变得明显。
下面通过在附图中示出的实施方式的帮助，更加详细地解释本发明。
图1示出了温控阀的局部侧视角度的示意剖面图。
图2示出了图1中温控阀在装配之前的细节的示意透视图。
图3示出了温控阀的保持部件在装配之前的示意剖面图。
图4示出了温控阀的具有传感器元件和抑制组件的结构单元的插头在装配之前的示意剖面图。
具体实施方式
在图1中，温控阀10被示出，其用于控制内燃引擎冷却剂的温度，特别是在机动车引擎中。温控阀10具有主阀11和旁通阀12。温控阀10控制冷却剂的流动从内燃引擎通过旁路13和/或通过换热器(未示出)，特别是冷却器，返回至内燃引擎中。通过根据图1的封闭主阀11，冷却剂经含有温控阀10的阀壳体15的开口14，到达进入到其内部16，由于打开的旁通阀12，冷却剂通过旁路13离开其内部。另一方面，如果主阀11打开，冷却剂从内部16离开通过管道17到达换热器(未示出)。
温控阀10具有以依赖温度的方式作用的致动元件18，其在壳体19中包括加热时膨胀的膨胀材料且相对于壳体19移动同轴活塞20。主阀11的阀构件21被保持在壳体19上，在这里其由阀板组成，但是可替代地也可以由例如阀滑块(valve slide)或诸如此类的其它阀构件组成。阀构件21轴向地位于壳体19的环形凸缘22上，且加热时，其通过壳体19在开口的方向向下对抗图1中复位弹簧的作用。
另外在图1中下面区域，第二阀构件24以轴向可移位的方式被保持在壳体19上，其为旁通阀12的一部分且被构造为例如阀板。阀构件24被弹簧25压靠在壳体19上较低的止挡体26上，并且其相对于壳体19可轴向移位。弹簧25通过其上端被轴向支撑在壳体19的环形凸缘27上。与阀构件24相关联的是正面侧的阀座表面28，其延伸到阀构件24的下方并由可作为阀壳体15的一部分的同轴的圆柱段29的上面表面形成。
大致筒状的组件30可拆卸地、但是牢固地且以紧密的方式被布置在阀壳体15上，它的组件包括与主阀11的第一阀构件21关联的阀座31，其具有大致平截圆锥体形式的内表面32的形式。组件30可由塑料或金属组成，例如铝。其内部包括管道17以及另外包括阀壳体组件33，活塞20通过其上端轴向支撑在阀壳体组件33上。
与阀构件21和壳体19关联的复位弹簧23在图1中上端轴向支撑在阀构件21上，以及在图1中其下端轴向支撑在支撑装置34上。支撑装置34具有保持在组件30上的臂41，在图1中从那里向下支撑，具有形成端面的、向内的凸起44，其形成了用于复位弹簧23的端头的支撑表面。
较上的组件30位于阀壳体15的较低的部分上，密封件35被插入在其间，并紧固在那上面。
为了能够确定根据图1的温控阀10的功能能力是存在，还是由于例如在打开或关闭位置的缺陷，功能能力不存在，为主阀11的位置提供有以非接触方式工作的监控装置50，监控装置50具有至少一个包含在阀壳体部件33中的传感器元件51以及用于产生磁场的至少一个关联的永磁体52，传感器元件51被暴露在该磁场中。监控装置50至少用来检测主阀11的打开和/或关闭位置，以及与评估装置(未示出)连接，例如引擎控制单元，通过评估装置，在关闭或在打开位置中出现错误功能时，产生相应的信号。
永磁体52为环状，并被固定在大致杯形的保持件53的正面上，例如在环形槽54内。保持件53被设置在致动元件18的壳体19的头部件55上，并且例如通过法兰轮辋56的法兰连接与之紧固连接。在另一示例实施方式中(没有示出)，永磁体52直接布置在壳体的正面中，例如在环形槽那里。永磁体52在与致动元件18的壳体19移动的轴向方向大致平行的轴向方向上被磁化。至少一个传感器元件51以紧邻的方式被安排成在阀壳体部件33中与永磁体52轴相对。与至少一个传感器元件51关联的是与之紧邻的抑制组件57，例如电容器，它们同样被包含在阀壳体部件33中。
至少一个传感器元件51包含磁传感器，特别是霍尔传感器。传感器元件51相对于致动元件18的壳体19被固定安排。永磁体在传感器元件11区域中产生磁场，磁场的场强由传感器元件51作为壳体19的升起的函数测量。通过永磁体52磁场的场强，通过传感器元件测量永磁体52以及因此具有阀构件21的壳体19的距离，以及相应地将模拟或数字信号发射到评估单元(未示出)，尤其是引擎控制单元。因此，以这种方式，引擎控制单元可以基于信号的改变来确定主阀11的“关闭”或“打开”位置。
在图3中示出了阀壳体部件33具有保持部件60，其从准备好安装的注塑成型的塑料半成品件形成。致动元件18的活塞20的一端包含在该保持部件60中。在举例说明的实施方式中，电加热装置(未示出)被安排在活塞20的内部，该加热装置可以经由两个插件触头61以及电力馈线62被供电。除了活塞20的上端，电力馈线62以及插件触头61还被包括在保持部件60中，并通过保持部件60的塑料材料被插入-包覆成型或者例如在与保持部件60成型一起的单个注塑过程中被注射成型，从而在这方面已经存在准备号安装的注射成型件。位于插件触头61及馈线62通道的下方，保持部件60包括囊腔(pocket)63。至少一个传感器元件51以及用于后者的可适用的需要的抑制组件57与其三个插件触头64组合形成在图2中显示的结构单元，其中插件触头64由相应配置的引线框架形成，该引线框架承载着抑制组件57以及，另外至少一个传感器元件51在端侧安装在引线框架上。以这样的组合，在图2中示出的结构单元被制造出来。在装配时，根据图2的结构单元可以被引入到保持部件60的囊腔63中，以及可以由保持部件60的塑料材料铸造。可替代这的是，具有插件触头64、抑制组件57和传感器元件51的引线框架连通活塞20、馈线62以及插件触头64一起可以与保持部件60的形成一起，在注射模具中通过注射成型联合形成一个部件。保持部件60的塑料材料优选包括例如PPS或者PBT的材料，该材料相对于流过温控阀10的冷却剂是致密的，和/或不会渗透任何冷却剂。因此可以确保电子组件被可靠地保护免受湿气。
除了保持部件60，阀壳体部件33还具有被构造为中空体的插头70，插头70在末端具有套管71，它通过基板72被封闭。套管71由圆周径向伸出的突起形成。基板72被用于活塞20的两个插件触头61以及在图2中的结构单元的插件触头64穿透，所述插件触头61、64伸进插头70的内部。这些插件触头61以及64被插入进基板72中并被保持在其中。保持部件60和插头70可以有利地再次形成装配体，其是预组装的或者在模具中被完全插入-包覆成型，其中，在图3中出现在保持部件60的突出部65卡入插头70的基板72中相应的凹陷73中。插头70和保持部件60的这种结构单元然后可以很容易地例如从在图1中的左侧插入到阀壳体中，即进入到提供用于接纳在部件30中的容腔30中，并且可以通过阀壳体15(尤其是其组件30)的塑料材料被插入-包覆成型。
所描述的温控阀10提供有以非接触的方式工作的、对主阀11的阀升起的监控，并能确定由于主阀的控制操作是否到达打开或关闭位置，或者是否出现了操作失灵，其中，温控阀10保持或者卡住在打开或关闭位置。系统可以通过模块化的、紧凑的且成本高效的方式被构造。其能够用在几乎所有由塑料制成的温控壳体中。所描述的温控阀10能够用于多用途车辆引擎或者也能用于高性能乘用车引擎。其制造及尤其是装配是简单的且成本高效的。由于电子组件及其他元件的铸造及插入-包覆成型，实现了相对于在温控阀10流动的冷却剂的可靠密封，并且能永久地防潮。

Claims (9)

1.一种用于控制内燃引擎冷却剂温度的温控阀，其控制冷却剂在内燃引擎与冷却器-和/或旁路(13)之间的流动，包括以依赖温度的方式运作的用于驱动阀壳体(15)中的旁通阀(12)和主阀(11)升起的致动元件(18)，其中致动元件(18)具有支撑在阀壳体部件(33)上的固定活塞(20)以及相对于活塞(20)可移位的壳体(19)，壳体(19)上布置有主阀(11)及旁通阀(12)的阀构件(21，24)，其特征在于，它还包括用于主阀(11)的位置的监控装置(50)，监控装置(50)以非接触的方式工作，且具有包含在阀壳体部件(33)中的至少一个传感器元件(51)及用于产生磁场的至少一个相关的永磁体(52)，传感器元件(51)被暴露在所述磁场中，其中，永磁体(52)以环状的方式被构造，永磁体(52)被布置在致动元件(18)的壳体(19,53)的正面侧的环形槽(54)中，传感器元件(51)以紧邻的方式被布置成与永磁体(52)轴相对，永磁体(52)始终位于传感器元件(51)的一侧。
2.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，永磁体(52)在与致动元件(18)的壳体(19)移动的轴向方向大致平行的轴向方向上被磁化。
3.根据前述权利要求之一所述的温控阀，其特征在于，至少一个传感器元件(51)具有与其相邻的抑制组件(57)，该抑制组件(57)被布置在阀壳体部件(33)中。
4.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，至少一个传感器元件(51)由霍尔传感器形成。
5.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，阀壳体部件(33)具有保持部件(60)，其由准备好安装的注塑成型的塑料半成品件形成。
6.根据权利要求5所述的温控阀，其特征在于，致动元件(18)的活塞(20)的一端以及在包含在活塞内部的电加热装置的情况下的加热装置的电力馈线(62)及与之连接的插件触头(61)被包含在保持部件(60)中，并且通过保持部件(60)的塑料材料被插入-包覆成型。
7.根据权利要求1所述的温控阀，其特征在于，至少一个传感器元件(51)以及抑制组件(57)及其插件触头(64)被组合形成结构单元，并且或者被安装在保持部件(60)中并通过其塑料材料被铸造，或者与具有馈线(62)和插件触头(61)的活塞(20)一起，通过插入-包覆成型，连同包含这些部件的保持部件60的形成一起被联合成一个组件。
8.根据权利要求7所述的温控阀，其特征在于，阀壳体部件(33)具有被构造为中空体的插头(70)，其在一端具有套管(71)，传感器元件(51)及抑制组件(57)的结构单元和/或电加热装置的插件触头(61)被插入并被保持在其中。
9.根据权利要求8所述的温控阀，其特征在于，保持部件(60)和/或插头(70)形成预安装装配体，其被插入到阀壳体(15)中，且通过阀壳体的塑料材料被插入-包覆成型。
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