CN111492135B - 用于内燃机的调控阀和调控阀的调控方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃机的调控阀，所述调控阀带有：壳体(10)，在所述壳体内在入口(12)和出口(14)之间构造有通道(16)；阀体(20)，所述阀体固定在阀杆(22)上并且能够降低到限定了所述通道(16)内的流动横截面的所述壳体(10)上的阀座(18)上并且能够从所述阀座(18)升起；阀引导机构(42)，所述阀引导机构布置在所述壳体(10)的中心开口(44)内并且在所述阀引导机构(42)内引导所述阀杆(22)；促动器(38)，通过所述促动器能够使所述阀杆(22)运动；和加热元件(54)。也已知用于以加热元件来调控调控阀的方法。为避免在调控阀内的沉积，根据本发明建议将加热元件(54)构造为环形，并且将所述加热元件(54)布置在壳体(10)上的对应的环形的轴向槽(52)内并包围阀引导机构(42)。此外通过如下方法能够避免此沉积，即在所述方法中在内燃机的预期形成冷凝的运行区域内将所述加热元件(54)通电。

Description

用于内燃机的调控阀和调控阀的调控方法
技术领域
本发明涉及用于内燃机的调控阀，所述调控阀带有：壳体，在所述壳体内在入口和出口之间构造有通道；阀体，所述阀体固定在阀杆上并且可降低到限定所述通道内的流动横截面的所述壳体上的阀座上并且可从所述阀座升起；阀引导机构，所述阀引导机构布置在所述壳体的中心开口内并且在所述阀引导机构内引导所述阀杆；促动器，通过所述促动器可使所述阀杆运动；和加热元件。
背景技术
此类调控阀从现有技术中充分已知。调控阀例如用作机动车辆中机动车辆的废气返回引导阀或次级空气阀。通常，此阀通过电促动器促动，所述电促动器的旋转运动通过传动机构被转换为阀杆的平移运动，在所述阀杆上布置有对应于阀座的阀体。特别地在机动车辆的排气区域内的安装导致此类调控阀受到不同的载荷。存在于排气内的有害物以及外部环境影响和温度影响到此阀的功能。因此，例如污染物颗粒或排气颗粒可能导致阀的不顺畅，直至导致由于所形成的沉积或粘着造成的阀的固结。在极限天气条件下，例如严寒，也可能出现阀杆在引导部内的冻结或阀体在阀座上的冻结，特别是在内燃机仍处于冷机时。
为有效地防止此缺点，从FR 2 944 333中已知围绕引导套筒或支承套筒设有带有电热丝的环形元件，所述元件直接用作阀引导部或至少直接靠放在阀引导部上。此电热丝通过通电发热，使得阀引导部被加热。以此，通过热解来分解在阀杆上存在的沉积。此类解决方案是高成本的，并且因此在构造上是昂贵的。在何种状态中执行此热解未被公开。
此外，从DE 10 2014 109 273 A1中已知一种调控阀，所述调控阀的阀引导部也可以通过一个或多个PTC元件被加热。在此，加热元件自身形成阀引导部或直接与阀引导部一起构建。特别地，在由于冻结的水引起阀杆的固结时，执行此加热元件的加热。
但是已表明，此整合的加热元件的安装很困难，因为所述加热元件必须在长距离上与引导衬套压合。此外，已表明存在于阀杆上的沉积很难通过加热分解，使得形成高的能量需求，而不能保证沉积的充分的分解。此外，通过沉积或结冰导致在阀座的区域内的阻塞。
发明内容
因此，本发明的任务是完成一种调控阀，其中通过尽可能避免沉积的形成在长时间上保证调控阀的功能性。此外，应在最大程度上可以避免在全部可运动的阀范围内的沉积或分解所述沉积。此类调控阀的结构和安装应尽可能简单并且廉价。
通过将加热元件构造为环形并且布置在壳体上的对应的环形的轴向槽内并且使得加热元件包围阀引导机构，将热输出到整个壳体上并且因此输出到阀引导部上以及沿阀座的方向输出，以此可以防止阀杆上和阀体上的沉积。特别地，此加热元件在促动器侧可简单地放入到壳体内，并且因此以低成本廉价地并且无损坏地安装。
在方法方面所述任务通过如下方式解决，即在内燃机的预期形成冷凝的运行区域内将所述加热元件通电。通过加热整个被流过的壳体，可以最大程度上防止在壁和阀自身上的冷凝，所述冷凝是沉积物粘附在壁和阀上的主要原因。在凝出的水中包含多种有害物，所述有害物由于水的随后的蒸发形成很难分解的沉积，通过本方法防止此情况，因为特别地形成明显更少的沉积。此类带有随后的沉积的冷凝形成不仅在发动机的在废气中含有很多水蒸气的运行区域内预期出现，而且还在其中废气温度不高的区域内预期出现，例如在低负荷状态下的区域内预期出现。特别地，在壳体和含水的废气之间的温度差大时，如在暖机阶段中，通常在壁面以及阀体上出现水的冷凝。通过加热壳体和阀来防止此冷凝，使得水作为水蒸气被再次供给到内燃机。因此，可靠地防止了沉积。
如果复位弹簧地轴向抵靠加热元件，则获得加热元件的特别简单的安装，由此将加热元件保持在凹槽内。因此可以省去附加的紧固装置，以此也降低了制造成本。
替代地或补充地，将加热元件压入在轴向槽内。这实现在不靠放弹簧的情况下也牢固地安放加热元件。因此可靠地防止了松动。此外，由于紧密的公差，加热元件与壳体形成全面的靠放，以此改进了热传导。
优选地，将其内布置有加热元件的第一壳体部分与其内构造有阀座的第二壳体部分构造为一体件。因此确保了到阀座和引导体的良好的热传导，并且因此到达其中沉积物可能导致调控阀的故障的部分。
在有利的实施方案中，加热元件和阀座与阀杆同心地布置，并且具有如下的直径，即使得沿轴向方向观察时阀座和加热元件存在至少部分重叠。相应地，在阀座和加热元件之间实现了最小距离，以此使得更多的热量可以到达阀座。
加热元件优选为PTC加热元件，其制造廉价并且需要很少的安装空间。
在另一实施方案中，加热元件被布置为与阀引导机构间隔开。由于与引导机构无关的装配，因此简化了安装。
在本发明的一个有利的实施方案中，加热元件通过被向外引导通过壳体的供电线与和发动机控制装置连接的插头连接。因此，不必将供电线进一步引导通过外壳，而是可以将加热元件直接与插头安装在一起，并根据发动机控制器的值进行控制。
此外有利的是，在通道内布置有湿度传感器。取决于湿度传感器的值然后可以将加热元件加热，以此可以可靠地避免冷凝。
温度传感器在通道内或在壳体上的布置也附加地改进了控制，以通过将加热元件加热避免冷凝来防止冷凝。
在所述方法的改进方案中，取决于发动机特征数据断定冷凝形成。所述发动机特征数据被存储在发动机控制器中，使得在预期发生冷凝的运行条件下，可以通过加热元件的加热作出反应，使得仅在实际需要加热时才消耗能量。
替代地或补充地，取决于温度传感器和/或湿度传感器的测量值断定冷凝形成，并且因此将加热元件加热，以可以可靠地降低由于冷凝形成导致的牢固的沉积。
如果在发动机起动之前当外部温度低于0温度时将加热元件通电，以可以消除可能存在的结冰，并且因此可以确保在发动机已起动时的调控阀的功能性，则实现了进一步的改进。这可以例如直接在车辆打开时或在中央锁定装置被致动时进行。
此类调控阀的优点是整个壁面并且特别是其上进行构件的相互相对运动的面的可能的加热。这根据本发明被用于避免调控阀内的冷凝，因为已表明限制调控阀的功能性的特别牢固的沉积由于溶解在水内的污染物形成，所述污染物在水蒸发时形成牢固的沉积。因此，通过根据本发明的调控阀的结构以及根据本发明的用于阀的调控的方法，确保了在长的寿命期内的阀的功能性和可运动性。此外降低了能量消耗，因为仅在其中预期出现此类沉积的形成的阶段中进行通电。由于减少了沉积，因此通过防止阀内的冷凝可靠地改进了阀的寿命期和可调控性。
附图说明
根据在图1中图示的废气返回引导阀，在下文中描述根据本发明的用于内燃机的调控阀以及所属的用于调控此阀的方法。
附图在部分剖视图中示出了根据本发明的调控阀的侧视图。
具体实施方式
在附图中图示的特别地可以用作内燃机内的废气返回引导阀的调控阀包括壳体10，所述壳体10被插入到未图示的、被废气流过的流动壳体的开口内。为此，壳体10具有通过通道16被相互连接的径向入口12和轴向出口14，使得废气通过入口12可以流入到通道16内，并且在调控阀打开时所述废气可以通过出口14又从壳体10流出。
壳体10的流通横截面在其周部上被阀座18包围，所述阀座18固定在壳体10上，但是也可以直接构造在壳体10上。流通横截面通过阀体20可调控，所述阀体20为此可降低到阀座18上或从阀座18可升起。阀体20固定在阀杆22上，在所述阀杆22的与阀体20相反的端部上固定有联接体24，在所述联接体24内构造有曲线板26，销28伸入到所述曲线板26内，在所述销28上布置有球轴承30，所述球轴承30在所述曲线板26内滚动。销28被固定在用作传动机构34的从动件的偏心轮32上，所述传动机构34通过电机36被驱动。传动机构34与电机36一起形成促动器38，所述促动器38布置在促动器壳体40内。
阀杆22在阀引导机构42内被轴向引导，所述阀引导机构42被固定在壳体10的轴向延伸的中心开口44内，在所述开口44内在阀引导机构42和联接体24之间布置有密封部46，所述密封部46直接包围阀杆22。阀杆22在朝向阀体20的区域内被屏蔽元件47包围，所述屏蔽元件47轴向连接到阀引导机构42上，并且在所述屏蔽元件47的从开口44伸入到通道16内的相反的端部上，所述屏蔽元件47仅具有距阀杆22的很小的间隙，使得存在于阀杆22上的沉积在阀杆22被促动时被刮除。
偏心轮32布置在传动装置空间48内，所述传动装置空间48当沿通道16的方向观察时被壁面50限定。在此壁面50内与阀杆22同心地布置有环形的轴向槽52，根据本发明的环形的加热元件54被固定在所述轴向槽52内。此加热元件54被构造为PTC电加热元件，在所述加热元件54上构造有用于通过供电线55进行电连接的插头56，其中供电线55从传动机构空间48通过壳体10伸出，使得插头56通过被进一步引导的导线可以在阀外部空间内与发动机控制装置57连接。
在传动装置空间48内附加地布置有复位弹簧58，所述复位弹簧58包围阀杆22并且在加热元件54和联接体24之间张紧，使得复位弹簧58总是沿阀座18的方向将阀体20加载。此外，以此将加热元件54轴向压入到轴向槽52内并且因此将加热元件54固定。特别地，加热元件54在通电时的热量通过加热元件54的底部60输出到壳体10，其中通过轴向预紧力保证与壳体10的槽底的特别好的导热接触。此接触导致热量通过其内布置有加热元件54的轴向第一壳体部分62特别好地被传导到其内构造有阀座18的轴向第二壳体部分64，使得此轴向第二壳体部分64也被充分地加热。为此，加热元件54的直径尽可能大致与阀座18的直径一样大，以在热传导时仅需越过尽可能小的距离。对应地，不仅处在附近的阀引导机构而且阀座和周围的通道16的壁都被加热，使得可以最大程度上在冷构件处防止在阀的区域内的冷凝。
在内燃机运行中，调控阀的加热元件54根据本发明总是在如下阶段中被通电：在该阶段中实际上可以预期来自废气的水的冷凝。特别地在如下阶段中预期出现冷凝，即其中预期出现低的排气温度或低的外部温度。可以将特征值用于控制加热元件54，在所述特征值中存储了内燃机的不同的运行状态以及在此运行状态中预期出现的冷凝。也可以取决于废气返回引导阀的相应的位置进行所述控制。
补充地或替代地，也可以将温度传感器68的测量值用于控制，所述温度传感器68测量外部温度，取决于所述外部温度将加热元件通电，或所述温度传感器68可以直接布置在通道16内，以取决于通道16内的实际温度将加热元件通电。此外也可设想的是，除废气通道内的温度之外，也测量阀的壁温度，以特别地在差异大时进行通电。此外，在当发动机关闭时可预期到结冰的低温度的情况下，可在内燃机起动前将调控阀加热，以保证调控阀的功能性。这可以例如以中央锁定装置的促动来实现。
作为用于改进调控的另外的替代的或补充的可能性，也可以在通道16内布置湿度传感器66，取决于所述湿度传感器66进行加热元件54的通电，以此也可以可靠地防止调控阀的相互相对可运动的部分之间的冷凝。
如此构造的调控阀具有明显更少的沉积，因为可靠地防止了由于在废气内存在的水所形成的并且因此在阀的壁面和可运动的部分上沉积的牢固的残余物。因此，不再要求经常性的阀杆或阀座的自洁式燃烧。根据本发明的方法导致加热仅在担心由于冷凝而形成沉积时进行。在其中在废气内存在大量的水蒸气的阶段中，以及在废气温度低时或在壁面和废气之间的温度差大时，存在冷凝增加的可能性，通过以加热元件将整个调控阀加热最大程度上避免了所述冷凝增加的可能性。因此，可以在暖机阶段中、在起动前或者在低负荷范围内开启加热，而不必持续地加热调控阀，使得也降低了能量消耗，这通过并非如在已知的方法中分解沉积的形成而是防止沉积的形成来实现。
因此，应清楚的是，调控阀的另外的结构构造或加热元件的另外的布置也适合于执行根据本发明的方法。

Claims (14)

1.一种用于内燃机的调控阀，所述调控阀带有：
壳体(10)，在所述壳体内在入口(12)和出口(14)之间构造有通道(16)；
阀体(20)，所述阀体固定在阀杆(22)上，并且能够降低到限定所述通道(16)内的流动横截面的所述壳体(10)上的阀座(18)上，并且能够从所述阀座(18)升起；
阀引导机构(42)，所述阀引导机构布置在所述壳体(10)的中心开口(44)内，并且在所述阀引导机构内引导所述阀杆(22)；
促动器(38)，通过所述促动器能够使所述阀杆(22)运动；和
加热元件(54)，
其特征在于，
将所述加热元件(54)构造为环形，并且将所述加热元件(54)布置在所述壳体(10)上的对应的环形的轴向槽(52)内且包围所述阀引导机构(42)，从而所述环形的加热元件(54)通过轴向靠放在所述壳体(10)上的底部(60)输出热量。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，复位弹簧(58)预紧地轴向抵靠所述加热元件(54)。
3.根据权利要求1或2所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，所述加热元件(54)被压入到所述轴向槽(52)内。
4.根据权利要求1所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，将其内布置有所述加热元件(54)的第一壳体部分(62)与其内构造有所述阀座(18)的第二壳体部分(64)构造为一体件。
5.根据权利要求1所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，所述加热元件(54)和所述阀座(18)与所述阀杆(22)同心地布置，并且具有如下的直径，即使得沿轴向方向观察时所述阀座(18)和所述加热元件(54)存在至少部分重叠。
6.根据权利要求1所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，所述加热元件(54)是PTC加热元件。
7.根据权利要求1所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，所述加热元件(54)被布置为与所述阀引导机构(42)间隔开。
8.根据权利要求1所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，所述加热元件(54)通过被向外引导通过所述壳体(10)的供电线(55)与和发动机控制装置(57)连接的插头(56)连接。
9.根据权利要求1所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，在所述通道(16)内布置有湿度传感器(66)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于内燃机的调控阀，其特征在于，在所述通道(16)内或在所述壳体(10)上布置有温度传感器(68)。
11.一种用于调控根据前述权利要求中任一项所述的带有加热元件的调控阀的方法，其特征在于，在预期有冷凝形成的内燃机的运行区域内将所述加热元件(54)通电。
12.根据权利要求11所述的用于调控带有加热元件的调控阀的方法，其特征在于，取决于发动机特征数据断定冷凝形成。
13.根据权利要求11所述的用于调控带有加热元件的调控阀的方法，其特征在于，取决于温度传感器(68)和/或湿度传感器(66)的测量值断定冷凝形成。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的用于调控带有加热元件的调控阀的方法，其特征在于，在外部温度低于0℃时，在发动机起动之前将所述加热元件(54)通电。
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