技术领域
[0001] 本
发明的技术领域是
机动车辆的领域，并且更特别地，是用于为
发动机提供动
力的设备。
背景技术
[0002] 机动车辆热力发动机包括
燃烧室，通常由多个
气缸形成，
燃料和空气的混合物在其内燃烧以产生发动机功。空气可以被或不被压缩，这依据发动机是否包括
涡轮增压器。在发动机具有
涡轮增压器的情况下，被
压缩机压缩的空气被吸入发动机，在那里与燃料燃烧，随后经由排放管被排出。排放气体驱动涡轮，该涡轮被附连至压缩机且与其形成
涡轮增压器。
[0003] 吸入空气还可以与排放气体混合；这样引出再循环排放气体和气体沿着所谓的EGR(废气再循环)回路循环的概念。被吸入燃烧室的气体随后被称为吸入气体。因而实现污染物排放(特别是氮
氧化物排放)的降低。
[0004] 排放气体的再循环可以当其应用于在涡轮之后被放出且在压缩机之前被再引入的排放气体时被称为“低压”，或者当其应用于在涡轮之前被放出且在压缩机之后被再引入的气体时被称为“高压”。例如，在
汽油发动机上，低压再循环主要用于降低燃油消耗且获得更好的发动机效率。
[0005] 因此，气体通过各个管道被运送并且使用阀
门控制它们的循环，这允许、抑制或调节它们在这些管道中的运动。在EGR回路的情况下，所谓的“三通”阀已经被提议。这样的阀可以被设置于涡轮增压器的压缩机的上游，也就是在混合物进入管上，在这里其调节所述管内的空气循环量以及进入所述管的排放气体量。随后该阀被设置在发动机的冷侧，因为其位于进气线路上而不是排放线路上。
[0006] 对于设置在冷侧的三通阀，可以预想到阀的多种操作模式且因而发动机的多种操作模式。发动机可以仅接收新鲜空气而没有再循环排放气体。发动机也可以接收与一部分排放气体混合的新鲜空气，随后，发动机排气和进气之间的压力差足够确保排放气体的再循环。当压力差对于排放气体的再循环和确保恰当的EGR率不足时，可以通过节流EGR回路下游的排放通道产生背压，以由此迫使一部分排放气体朝向发动机的进气通道。然而，由于其复杂性，这一方案并不非常令人满意，并且使用如下的EGR回路是更好的。
[0007] 在新鲜空气于EGR阀的空气进入通道中的流速处于最大值的情况下，在阀内，用于EGR气体的通道是逐步打开的，并且在阀内的EGR气体的流速停止增加之前，新鲜空气进入通道逐步关闭以继续导致EGR气体的流速增加，沿着增加的单调曲线而增加。
[0008] 在
申请人递交的申请号为WO 2009/106727的
专利申请中，描述了具有两个瓣片的三通阀，其中两个瓣片设置于阀的两个进入通道内，并且通过同一促动机构被有时间偏移地促动。
[0009] 该构造仅设置单个
传感器来知晓瓣片的
位置，其位于用于再循环气体的瓣片的
控制器(用于气体的通道或EGR通道)上。接下来则是，其不检测空气进入瓣片的控制通道(空气通道)上的故障。
[0010] 解决这一问题的第一方案是：在空气通道上安放第二传感器。然而，这一方案是不令人满意的，由于其包括的额外部件的
费用和体积。
发明内容
[0011] 本发明的目标是通过提出一种三通阀矫正这些缺点，该三通阀设计为使得可以使用单个传感器检测在空气通道或EGR通道中的一个上的
缺陷。
[0012] 为此，本发明的主题是一种三通阀，具有两个门，分别设置在阀的三个通道中的两个内，所述阀包括用于两个门的单个控制机构，以及第一和第二促动机构，所述第一和第二促动机构布置为被所述单个控制机构控制且每一个将两个门中的一个从第一和第二位置中的一个位置驱动到另一个位置，所述控制和促动机构被构造为：在名义操作模式中使得两个门能够同时到达它们各自的第二位置。
[0013] 按照本发明，所述阀包括用于所述促动机构中的至少一个促动机构的最大位移端部止挡件，所述端部止挡件被构造为，当相应门处于其第二位置时阻挡所述促动机构，所述阀还包括用于检测所述另一门的行程超过其第二位置的机构。
[0014] 因此，按照本发明，在所有通道上检查
运动链的完好性，这使用仅在它们中的一个上设置的检测机构完成。该检测机构使得其可以不仅诊断装备的通道上的缺陷，还诊断其它通道上的缺陷。这是因为，如果装配在装备有检测机构的通道上的门超过了
指定位置，这意味着装配在另一通道上的门的促动机构没有到达其端部止挡位置，且在相应的运动链上具有缺陷。
[0015] 在上述示例性应用中，检测机构因而使得其可以通过用于气体的瓣片识别完全打开位置的超过，并因而无需额外传感器来识别空气链的运动链中的故障。
[0016] 按照可以结合或单独采用的不同实施方式：
[0017] -所述用于检测另一门的行程超过其名义行程的机构包括用于测量所述另一门的位置的机构，
[0018] -所述最大位移端部止挡件设计为阻挡所述第二促动机构，所述用于检测另一门的行程超过其名义行程的机构包括用于第一促动机构的端部止挡件，该端部止挡件构造为，
定位为超过当第二促动机构在名义操作模式下处于其端部止挡件上时所述第一促动机构的位置，
[0019] -所述用于检测另一门的行程超过其名义行程的机构还包括：设置在所述第一促动机构上的行程终点端部止挡件，以及所述行程终点端部止挡件和所述第一促动机构的端部止挡件之间
接触的检测器，
[0020] -所述门是瓣片，所述控制和促动机构设置为以枢转方式驱动所述瓣片，并且第一和第二促动机构包括有齿的
冠部环部分，
[0021] -第一促动机构的所述端部止挡件布置为：面对形成相应有齿的冠部环部分的端部的面的一个。
[0022] 按照一个示例性实施方式，第二促动机构还包括棘爪，该棘爪在形成于第二促动机构的有齿的冠部环部分内的扇形件中循环，与所述第二促动机构关联的端部止挡件被附连至
阀体且面对所述棘爪定位。
[0023] 按照一种
变形，第二促动机构还包括控制轮，旋转连接至第一瓣片且相对于所述有齿的冠部环部分自由旋转，当所述第一瓣片从其第一位置向其第二位置切换时，所述控制轮能够被所述有齿的冠部环部分驱动。所述控制轮包括，例如，诊断端部止挡件，构造为当第二门处于其第二位置时邻靠最大位移端部止挡件。
[0024] 按照本发明的一个方面，所述第一和第二位置是通道中的一个通道的打开和关闭位置。
[0025] 按照本发明的另一方面，所述控制和促动机构构造为，有时间上的阶段偏移地驱动所述门，使得，当经由第一促动机构将第一门从其第一位置继续向其第二位置移动以打开、相应地关闭相应通道时，经由第二促动机构使得第二门开始从其第一位置向其第二位置移动以关闭、相应地打开相应通道。
[0026] 按照本发明的另一方面，所述第二促动机构通过复位
弹簧从其第二位置复位到其第一位置。
[0027] 按照本发明的另一方面，门设置在其两个进入通道内，阀则是用于冷侧的EGR回路阀，连接至机动车辆的
内燃机的进气
歧管。
[0028] 本发明还涉及用于测试上述三通阀的运动链完好性的方法，所述方法包括用于经由所述单个控制机构使所述第一促动机构从其相关联的门的第一位置开始向所述门的第二位置运动的步骤，接下来是用于测量通过所述瓣片达到的极端位置的步骤。
附图说明
[0029] 从仅作为示意且非限制性的示例给出的本发明实施方式的以下详细解释性描述以及参考示意性附图，本发明将被更好地理解，且其其它目标、细节、特征和优点将更清晰地呈现，
[0030] 在这些附图中：
[0031] -图1是按照
现有技术的安装在
涡轮增压发动机上的EGR回路的示意图；
[0032] -图2a至2d是概略性地示出其瓣片处于不同位置的、EGR回路的三通阀的操作的示意图；
[0033] -图3至5示出了用于按照本发明的三通阀的第一实施方式的两个瓣片的控制装置，处于相应于分别在图2a、2b和2d中表示的情况的位置；
[0034] -图6是示出了图3至5的三通阀在正常操作中处于相应于图2a的位置的示意图；
[0035] -图7是示出了前述三通阀在正常操作中处于相应于图2d的位置的示意图，[0036] -图8是示出了前述三通阀处于相应于图2d的位置、在空气通道的驱动中发生中断的情况下的示意图，
[0037] -图9是示出了前述三通阀处于在空气通道的瓣片的
复位弹簧破损之后的填充位置的示意图，以及
[0038] -图10是按照本发明的三通阀的第二实施方式的局部透视图。
具体实施方式
[0039] 参考附图1，示出了机动车辆的内燃机21，设置有排气再循环(EGR)回路，包括用以发动机从涡轮增压器24的压缩机26接收空气和排放气体的
进气歧管23，用于燃烧气体的
排气歧管22，涡轮增压器24的涡轮25和EGR回路28，具有冷却器29和低压三通阀1，该三通阀设置在涡轮增压器24的压缩机26的上游。该三通阀通过其出口连接至压缩机且具有两个入口，用于接收新鲜空气(空气通道)和冷却的排放气体(EGR通道或气体通道)，使之成为混合物,混合物被压缩机26增加压力。
[0040] 图2a至2d示意地表示了三通阀1，具有其空气入口2、其再循环排放气体入口3以及用于空气和气体混合物的出口4。在此，阀1是具有两个瓣片的阀，一个瓣片5位于空气进入通道2内且一个瓣片6位于气体进入通道3内。当其涉及启动EGR回路时，阀如下操作：在开始时，空气瓣片5处于允许通道2内的最大空气流速的
角度位置(0°)，且气体入口瓣片6处于阻挡通道3的角度位置(90°)。这是一种情况，其中，例如当停止和空转时发动机运行。
[0041] 回路的启动反应于气体入口瓣片6的枢转开始，空气瓣片5没有枢转，因而逐步打开EGR排放气体的通道3(图2a)。空气瓣片5仍然保持空气入口2的相同最大打开位置，气体瓣片6继续枢转以相当大地打开气体通道3(图2b)。在气体瓣片6的特定角度位置，在此是35°，即，在旋转55°之后，通道3内的EGR气体的流速实际上停止增加，并且，在继续枢转气体瓣片6的同时，空气瓣片5随后开始枢转以关闭空气进入通道2，并因而迫使发动机吸入更多EGR气体(图2c)。这一阶段可以继续到一极限位置，其中，气体瓣片6达到气体进入通道3的最大打开角度位置(0°)，且其中空气瓣片处于阻挡空气进入通道2(图2d)的角度位置(90°)。
[0042] 允许按照本发明的三通阀1实施的运动链按照上述原理操作，将参考图3至5描述。
[0043] 三通阀1的运动链包括
齿轮系统，在此，该齿轮系统在直流
马达7以及分别驱动空气瓣片5和气体瓣片6旋转的两个轴51、61之间延伸。两个轴51、61相互平行延伸。电马达7的轴14具有附连至其的
小齿轮8，驱动具有周边齿10和中心齿11的中间齿轮9。中间齿轮的周边齿10与驱动空气瓣片5旋转的有齿的冠部环12
啮合。有齿的冠部环12相对于瓣片5的轴51自由旋转。通过旋转附连至瓣片5的轴51的驱动棘爪15而实现由冠部环12驱动该瓣片5旋转。该棘爪15布置为抵靠附连至阀体(未示出)的可调整端部止挡件、或底部空气端部止挡件16。冠部环12包括成角度扇形件17，该扇形件被设计为允许冠部环12在一个定义的角部分上自由旋转而不驱动棘爪15，并因而不驱动瓣片5。当沿一个方向或另一个方向驱动冠部环12旋转超过该角部分时，则形成驱动端部止挡件30的扇形件17的第一边缘驱动棘爪15。如将在后面详细描述的，冠部环12的扇形件17的相对边缘也形成端部止挡件，称为复位端部止挡件34。
[0044] 中间齿轮9的中心齿11与驱动气体瓣片6旋转的有齿的冠部环13啮合。有齿的冠部环13旋转地附连至瓣片6的轴61。有齿的冠部环仅在一角部分上圆周地延伸，其端部具有径向面，该径向面适于与附连至阀体的部件协作，形成了用于有齿的冠部环13的圆周位移的端部止挡件，如将要在下文所述的。
[0045] 在正常模式下，在马达7的作用下，瓣片6因而通过冠部环13的旋转被
直接驱动旋转，同时仅当冠部环12驱动棘爪15旋转时瓣片5被驱动旋转。
[0046] 在考虑的实施方式中，电马达7当其沿逆
时针方向被旋转驱动时经由其小齿轮8驱动中间齿轮9沿顺时针方向旋转。在其转动中，轮9通过其齿10、11沿逆时针方向驱动两个有齿的冠部环12、13，它们因而通过同一中间齿轮9被驱动旋转，但是经由两组不同的齿10、11。作为示例，电马达7的轴14和气体瓣片6之间的啮合比在此近似为16，而当空气瓣片5被驱动时，轴14和空气瓣片5之间的比近似为7。
[0047] 现将参考图3、4和5描述用于使空气瓣片5的关闭发生阶段偏移的机构，图3、4和5示出了在小齿轮8的旋转中的不同步骤的有齿的冠部环和轮。
[0048] 从图3至图4，冠部环12和13沿逆时针方向被驱动，以使得气体瓣片6打开，而空气瓣片5保持不动，并且通过成角度扇形件17而实现如此。在图4的位置中，形成驱动端部止挡件30的该扇形件17的边缘与棘爪15接触。冠部环12的旋转随后继续朝向图5中表示的位置，棘爪15(且因此瓣片5)随后被驱动端部止挡件30驱动旋转。因此，空气瓣片5通过扇形件17的存在而相对于气体瓣片6有一时间上的阶段偏移地被关闭。
[0049] 图3至5还展示了与有齿的冠部环12和13关联的多个端部止挡件。在空气通道上，存在顶部空气端部止挡件31，附连至阀1的本体，这相应于当空气瓣片5处于完全关闭位置时棘爪15达到的极限位置。在正常操作中，在驱动端部止挡件30作用下沿一个方向和在复位弹簧(未示出)作用下沿另一个方向，棘爪15因而在底部空气端部止挡件16和顶部空气端部止挡件31之间进行位移。该位移相应于空气瓣片5在完全打开位置和完全关闭位置之间的旋转。还可以注意到，当三通阀处于图2a所示的构造(空气瓣片打开且气体瓣片关闭)中的时候，在图3中，驱动空气瓣片5的有齿的冠部环12以及复位端部止挡件34不与驱动棘爪15接触，该驱动棘爪被复位为抵着底部空气端部止挡件16。齿轮和冠部环的运动链导致在复位端部止挡件34和底部空气端部止挡件之间留有间隙，该间隙大于驱动棘爪15的厚度。
这一间隙的利用将在后面参考图9描述。
[0050] 并行地，在EGR通道上，存在两个端部止挡件：底部气体端部止挡件32和顶部气体端部止挡件33，分别与驱动气体瓣片6的有齿的冠部环13的第一端部62和第二端部63所占据的极限位置相关联。
[0051] 将要参考图6至9更好地解释上述端部止挡件的功能，图6至9表示了按照本发明的三通阀的操作。在这些附图中，中间齿轮9的中心齿11和周边齿10被合并以简化附图。图6对应于阀1以图2a的构造在正常模式的操作，即，空气瓣片5完全打开且气体瓣片6完全关闭。图7对应于阀1以图2d的构造在正常模式的操作，即，空气瓣片5完全关闭且气体瓣片6完全打开。对于图8，其表示了第一不良操作模式，其中，空气瓣片5不再被驱动，棘爪15没有达到顶部空气端部止挡件31，并且其中，气体瓣片6移动超过了完全打开位置，其有齿的冠部环
13的第二端部63则抵靠顶部端部止挡件33实现端部止挡。最后，图9表示了第二不良操作模式，其中，空气瓣片5不再复位到完全打开位置，复位弹簧呈现为已被损坏，或在空气通道的运动链中的硬点，该硬点阻止棘爪15仅在该弹簧施加的力的作用下的复位。
[0052] 首先参考图6和7描述本发明在正常模式的操作，随后描述在对应于图8的不良模式的操作。
[0053] 图6表示了阀1的元件处于图2a的构造的情形，即，在引入再循环气体之前。中间齿轮9使驱动气体瓣片的冠部环13的第一端62邻靠底部气体端部止挡件32，这相应于气体瓣片6的完全关闭位置。并行地，驱动空气瓣片的有齿的冠部环12处于一位置，使得它的驱动端部止挡件30与驱动棘爪15分离；在趋于将空气瓣片5复位到其完全打开位置的复位弹簧的作用下，驱动棘爪15撑靠可调整端部止挡件16。虽然有齿的冠部环12处于其极限角位置中的一个，其复位端部止挡件34不与驱动棘爪15接触。
[0054] 气体再循环的启动由中间齿轮9的旋转反应。一方面，这一旋转使得气体瓣片的有齿的冠部环13旋转且移动其第一端62远离底部气体端部止挡件32，以使其第二端32更靠近顶部气体端部止挡件33但是并不到达它；另一方面，其使得空气瓣片的齿轮12旋转，使得：起初其接近棘爪15的驱动端部止挡件32，随后在第二
进程中，驱动棘爪15旋转直到其撑靠顶部空气端部止挡件31。阀1的所述情况随后是图7中所示的那一种，其相应于图2d的情形，空气瓣片5完全关闭且气体瓣片6完全打开。
[0055] 从图7中可以看出，中间齿轮9的旋转通过棘爪15撑靠顶部空气端部止挡件31而被阻挡，且其不能继续它的旋转。在这一情形中，本发明的齿轮运动链使得有齿的冠部环13的第二端63不能与顶部气体端部止挡件33接触，而是在它们之间保留有间隙。这一间隙被设计为在阀处于其正常操作模式中的时候没有被取消。
[0056] 图8表示阀1处于提及的故障的第一情形的操作，即，在运动链中的齿有破损、
离合器问题或驱动棘爪15的破损。随后，在有齿的冠部环12和13的啮合之间不再有一对一连接。由于棘爪15被中间齿轮9的驱动有中断，棘爪15不再抵靠顶部空气端部止挡件实现端部止挡，或者如果其在那里，其也不向中间齿轮9的继续旋转提供任何阻力。因而，中间齿轮9驱动驱动气体瓣片的有齿的冠部环13超过气体瓣片6的完全打开位置，并且其第二端63撞击顶部气体端部止挡件33。
[0057] 对气体瓣片6的位置进行传感的传感器(位于EGR通道上的一位置处，无论是在瓣片6、其轴61上还是在有齿的冠部环13上)将能够检测有齿的冠部环的这一额外旋转并且触发空气通道故障警报。
[0058] 也可以通过按照本发明构造的三通阀实施用于诊断空气通道的正确操作的方法。
[0059] 该方法包括开始中间齿轮9的旋转，使得驱动气体瓣片的有齿的冠部环13执行从其第一端62处于底部气体端部止挡件32上且气体瓣片6处于完全关闭位置的位置至该瓣片的完全打开位置的全部行程。在空气通道健全的情况下，齿轮9的旋转将在驱动棘爪15与顶部空气端部止挡件31接触时停止，并且传感器将检测气体瓣片6的对应于完全打开位置的位置。否则，棘爪将不被驱动并且不向中间齿轮9的轮提供阻挡；后者将驱动有齿的冠部环13，该冠部环13将要移动超过气体阀6的完全打开位置且将仅通过其第二端63到达顶部气体端部止挡件33上时而停止。通过这一过度旋转，对气体瓣片位置进行传感的传感器则将检测到已在空气通道上发生的故障。这样的诊断方法被应用，例如用于车辆起动以及通过仪表板上的指示向驾驶员告知任何错误的每一个时刻。
[0060] 用于检测空气通道故障的另一方法可以通过在有齿的冠部环13的第二端63和顶部气体端部止挡件33之间装配接触检测器而获得。
[0061] 图9表示了阀1处于提及的故障的第二情形的位置，其中，棘爪15不再抵靠底部空气端部止挡件16复位。这样一种情形可以例如在复位弹簧的破损或发生在控制链中的复位弹簧所施加的力不能克服的硬点之后而发生。
[0062] 在这一情形中，将电马达7促动复位到相应于图2a的位置，将导致驱动空气瓣片5的有齿的冠部环12沿顺时针方向旋转以及形成复位端部止挡件34的扇形件的端部朝向底部空气端部止挡件16复位。这样，该复位端部止挡件将棘爪15从其被阻挡的点朝向底部空气端部止挡件16驱动，并且使空气瓣片5进入接近于其完全打开位置的位置。换句话说，使用电马达7产生的转矩以减轻弹簧的失效。因此，车辆发动机可继续运转，尽管在三通阀的操作中发现了错误。
[0063] 然而，留在棘爪15和底部空气端部止挡件16之间的间隙使得：在正常操作中，复位端部止挡件34例如在振动的作用下并不与驱动棘爪15的定位干涉。
[0064] 图10示出了用于促动空气通道的机构的变形实施方式。在空气通道中，存在清晰地表示的有齿的冠部环部分12，以及复位弹簧，其簧圈100可以被部分地看到，其可被控制轮50伴随。后者旋转地连接至空气瓣片(未示出)，并且相对于有齿的冠部环部分12自由旋转。
[0065] 当所述空气瓣片从其完全打开位置向其完全关闭位置切换时所述控制轮50能够被所述有齿的冠部环部分12驱动，当所述空气瓣片在复位模式中且总是相对于气体瓣片6有时间上的阶段偏移地被促动时所述控制轮50由复位弹簧驱动，气体瓣片6未在该图中表示。
[0066] 为此，所述有齿的冠部环部分12包括驱动端部止挡件53，当所述空气瓣片5从其完全打开位置向其完全关闭位置切换时，能够与控制轮50的驱动端部止挡件54协作。更特别地，如图10所示，所述有齿的冠部环部分12构造为使得其驱动端部止挡件53从控制轮50的驱动端部止挡件54在所述有齿的冠部环部分12旋转的第一阶段成角度地回退，第一阶段对应于阀从图2a的构造向图2b的构造切换。两个驱动端部止挡件53、54随后相互接触，并且在有齿的冠部环部分12旋转的第二阶段中，后者驱动控制冠部环50。换句话说，在该第二阶段，空气瓣片由阀的马达从其完全打开位置驱动至其完全关闭位置。
[0067] 在正常模式中，沿旋转的相反方向，弹簧驱动控制轮50，在空气瓣片的完全打开位置中，该控制轮使所述控制轮的驱动端部止挡件54压靠底部空气端部止挡件16，如图10所示。在此，底部空气端部止挡件16由与阀体相同的材料制成。驱动端部止挡件54具有径向延伸部以与底部空气端部止挡件16协作。
[0068] 顶部空气端部止挡件31使得其能够解决提及的故障的第一情形，即，运动链的齿的破损，还可以在该图中看出。在此，所述顶部空气端部止挡件31由与阀体相同的材料制成。为了相同的目的，控制轮50设置有诊断端部止挡件55，并且所述控制轮50和所述阀体被构造为使得所述顶部空气端部止挡件31和所述诊断端部止挡件55在故障的所述第一情形中相互接触。
[0069] 为了避免端部止挡件之间的干涉，所述诊断端部止挡件55例如位于控制轮50的与那些设置有驱动端部止挡件54的面相对的面上和/或位于所述控制轮50的周边处。
[0070] 为了解决故障的第二情形，在此，所述有齿的冠部环部分12包括复位端部止挡件71，在所述复位机构故障的情况中，复位端部止挡件71能够与控制轮50的复位端部止挡件
52协作。
[0071] 如在前述实施方式中，当所述空气瓣片5处于其完全打开位置时，所述复位端部止挡件71、52具有角度偏移，如图10所示。
[0072] 在此，控制轮50的所述复位端部止挡件52布置在所述控制轮的驱动端部止挡件54的成角度延伸部中和/或与驱动端部止挡件54位于所述轮的相同表面上。控制轮的所述复位端部止挡件52和驱动端部止挡件54可以使用间隔件56彼此支承。
[0073] 已经借助用于EGR回路的环境中的三通阀描述了本发明，EGR通道的逐渐打开跟随有空气通道的具有时间偏移的关闭。其可以完美地实施在任何类型的三通阀上。特别地，其将能够用于用在其它应用中的三通阀，尤其用于瓣片的打开和关闭方向不同的三通阀。
