CN102758660A - 流体压力控制阀门 - Google Patents

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Abstract

一种流体压力控制阀门，特别是一种被配置为用来提供油道内加压流体的反馈控制的阀门组件，其包括外壳和压力腔。阀门组件包括被配置为提供通过油道的流体的连续流动的第一通道和被配置为用来从外部来源供应加压流体到油道的第二通道。阀门组件还包括活塞，该活塞被配置为在压力腔内在第一位置和第二位置之间运动或移位移动并具有被配置为确立第一通道和压力腔之间的流体连通的第三通道。活塞的第一位置打开第二通道而活塞的第二位置关闭第二通道。此外，阀门组件包括置于活塞和外壳之间的弹簧。弹簧被配置为在油道内的流体压力小于临界流体压力值时移动活塞到第一位置，并在油道内的流体压力等于或大于临界流体压力值时允许活塞移动到第二位置。

Description

流体压力控制阀门
技术领域
本发明涉及一种流体压力控制阀门。
背景技术
阀门是通过开、关，或者部分阻塞各种通道来调节流体流动的装置。一些阀门是手动操作的，另一些则被配置得能响应目标流体通道的变化的状态自动运转。阀门可以用在复杂的自动控制系统中，并可能需要促动器(如螺线管)以基于外部输入促动特定的阀门。
阀门应用于众多行业中，并常用来调节机动车辆内各种流体的流动。在车辆内燃发动机中，阀门普遍用来调节冷却剂和油的流动。例如，阀门可以通过调节对发动机液压气门间隙调解器(lash adjuster)的加压油的供应来控制发动机的气门机构(valve train)。
发明内容
一种被配置为用来提供油道内加压流体的反馈控制的阀门组件，该阀门组件包括外壳和压力腔。该阀门组件还包括被配置为用来提供通过油道的流体的连续流动的第一通道和被配置为用来从外部来源供应加压流体到油道的第二通道。该阀门组件还包括活塞，该活塞被配置为用来在压力腔内在第一位置和第二位置之间运动或移位移动并具有被配置为用来确立第一通道和压力腔之间的流体连通的第三通道。活塞的第一位置打开第二通道而活塞的第二位置关闭第二通道。此外，该阀门组件包括置于活塞和外壳之间的弹簧。该弹簧被配置为用来在油道内的流体压力小于临界流体压力值时移动活塞到第一位置。该弹簧也被配置为用来在油道内的流体压力等于或大于临界流体压力值时允许活塞移动到第二位置。
压力腔可包括反作用面，该反作用面被配置为用来在流体压力等于或大于临界流体压力值时产生足够的液压力来克服弹簧的力并移动活塞到第二位置。
阀门组件还可包括组装在外壳上的盖。反作用面可以布置在这个顶盖上。
第三通道可布置为大体垂直于第一通道。
阀门组件可能还包括被配置为用来清除从压力腔逃逸出来经过活塞的流体的第四通道。
第三通道可包括孔，该孔被配置为用来确立在压力腔内活塞响应于油道内流体压力的变化而运动的速率。
供应加压流体给油道的外部来源是流体泵。
油道可布置在车辆的内燃发动机里。在这种情况下，流体可以是发动机油，而油道则可被配置为用来为发动机气门机构的液压间隙调节器供油。
从下文中对实现本发明的最佳模式的有附图的详细描述可知，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势是很明显的。
附图说明
图1是展示了具有采用气门机构的内燃发动机的机动车辆的示意图；
图2是图1所展示的气门机构的局部示意图，其中加压油通过泵供应给气门机构，而油压通过所述阀门组件控制；
图3是图2所展示的阀门机构的截面示意图，其中阀门组件显示为处于打开状态。
图4是图2所展示的阀门组件的截面示意图，其中阀门组件显示为处于关闭状态。
具体实施方式
参考附图，相同的附图标记在若干幅视图中表示相同的部件，图1示出机动车辆10的示意图。车辆10含有的动力传动系，该动力传动系包括内燃发动机12，如火花塞点火式或压缩点火类式的。发动机12被配置为产生用于转动驱动元件14的转矩，以驱动一个或更多车轮16并推进车辆10。
发动机10包括汽缸18且配置为用来打开和关闭用于让空气或燃料/空气混合物进入汽缸的入口通道的气门机构系统20。如图所示，气门机构系统20包括被配置为用来促动进气阀26的摇臂杆24和凸轮轴22，以及被配置为用来促动排气阀28的凸轮轴23，用于控制发动机12的进气、压缩、点火和排气循环。气门机构系统20还包括被配置为用来控制气门机构系统20的间隙的液压间隙调节器30。每一个间隙调节器30控制凸轮轴22或23的特定阀门促动凸角(actuating lobe)31、各自的摇臂杆24与进气阀门26或排气阀门28之间的间隙。
如图2所示，发动机12还包括被配置为用来引起加压油34流动的流体泵32。泵32可用于通过主油道36为发动机的润滑系统(图中未示出)供油。泵32也通过主油道36为油道38提供加压油34。油道38被配置为用来给间隙调节器30提供加压油34。能够维持间隙调节器30被充分地泵起来以控制气门机构系统20中的间隙所必须的油压的量是依赖于具体发动机配置的预定值。阀门组件40设置在油道38上，与主油道36流体连通。阀门组件40被配置为用来提供油道38里的加压油34的反馈控制。
如图3所示，阀门组件40包括外壳42和盖44。盖44通过任意常规方法组装在外壳42上，如螺纹配合或过盈配合。外壳42和盖44联合起来把活塞46和弹簧48封装起来。如图3所示，弹簧48可以是常规螺旋压缩弹簧。外壳42和盖44的内表面与活塞46的压力表面50一起限定了压力腔52。活塞46包括第一狭窄的部分54，该第一狭窄的部分54产生穿过阀门组件40的第一通道56并维持沿油道38的油的连续流动。
活塞46还包括第二狭窄的部分58，该第二狭窄的部分58在泵32和油道38之间形成第二通道60。因此，第二通道60被配置为用来从泵32供应加压油给油道38。活塞46的第一狭窄的部分54包括与第三通道64流体连通的通道62。相应地，第三通道64被配置为用来建立第一通道56和压力腔52之间的流体连通。如图所示，第三通道64布置为大致垂直于第一通道56，因此流出第三通道64并进入压力腔52的油的流动被引向盖44。
活塞46被配置为用来在压力腔52内相对于外壳42在第一位置66(如图3所示)和第二位置68(如图4所示)之间运动或移位。活塞46的第一位置66被配置为用来打开第二通道60，而第二位置68被配置为用来关闭第二通道。弹簧48设置在活塞46和外壳42之间。弹簧48被配置为用来当油道38的油压低于临界油压值时将活塞46移位到第一位置66。弹簧48进一步被配置为用来当油道38内的油压等于或大于临界油压值时允许活塞46移位到第二位置68。
临界油压值表示出油压的量级，如果超出该量级，会使间隙调节器30过度泵起(over-pump)而消除所有气门机构间隙。间隙调节器30的这种过度泵起(over-pump)可能会导致阀门促动凸角31对各自的摇臂杆24和阀门26、28过多的预加载荷。此外，超出临界油压值可能导致油的渗漏速率增加，通常对发动机润滑系统的效率不利。临界油压值可以基于具体的发动机配置的要求而被预设或设立。在具体实施例中，临界油压值可被设为60Psi，或4Bar左右。
继续参考图3，反作用面72直接跨过活塞46而设置在盖44上。反作用面72具有一面积，其大致等于压力面50的面积。压力腔52内部产生的油压既作用在反作用面72上又作用在压力面50上，以在活塞46上产生液压力，该液压力与弹簧48产生的力相反。阀门组件还包括第四通道74。第四通道74被配置为用来清除从压力腔52逃逸出来、经活塞46泄露、并聚集在容纳弹簧48的空腔中的油。另外，第三通道可包括孔76。孔76被配置为用来设立活塞46在压力腔52内的、响应油道38内油压变化的运动速率。孔76的大小和直径控制活塞对油道38内增加的油压的反应速率。相应地，可调节孔76的大小来产生对活塞46的所需要的响应。
在发动机12的运行中，阀门组件40有助于油连续流过油道38，以便不断地给间隙调节器30增压。同时，阀门组件40被供应来自泵32并通过主油道36进入油道38的加压油34。由于泵32的运转，加压油32首先被运送至主油道36，主油道内的油压首先超过油道38内的油压。随着油道38内的油压持续低于临界油压值，活塞46停留在第一位置66并允许加压油34供应给油道38。随着加压油34继续加入到油道38，油道内的油压会升高并很可能会最终达到临界油压值。随着油道38内油压的增加，压力腔52内的压力也由于油从油道通过第三通道64供应到腔内而增加。
当油压达到预定油压值时，压力腔52内产生的液压力超过弹簧48提供的力，且活塞46移位到第二位置68。当活塞移位到第二位置68时，第二通道60基本关闭，于是来自泵32的加压油34的流动基本被堵塞。当由于种种原因，如泄露，油道38内的油压慢慢降低至低于临界油压值时，因为腔通过第三通道64与油道连通所以压力腔52内的压力也会下降。压力腔52内的这种压力降允许弹簧把活塞46向回朝向第一位置66移位，这允许加压油34进入油道38。
所述的通过阀门组件40进行的加压液体的反馈控制在发动机12的整个运行过程中可以是连续进行的。相应地，由于油道38里的油压不允许增大至超过预设的临界油压值，所以流过油道的实际量减小。阀门组件40提供的反馈控制用于通过根据临界油压值来控制从第二通道60到第一通道56的油流动的方式来减小发动机12润滑系统的油泄露。相应地，这种减小的油压量和流动往往减少气门机构系统20的寄生损失(parasitic loss)并进一步提高发动机12的运行效率。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种阀门组件，被配置为用来提供油道内加压流体的反馈控制，该阀门组件包括：
外壳；
压力腔；
第一通道，被配置为用来提供通过油道的流体的连续流动；
第二通道，被配置为用来从外部来源供应加压流体到油道；
活塞，被配置为用来在压力腔内在第一位置和第二位置之间移动并具有被配置为用来确立第一通道和压力腔之间的流体连通的第三通道，其中活塞的第一位置打开第二通道而活塞的第二位置关闭第二通道；和
弹簧，置于活塞和外壳中间，弹簧被配置为用来在油道内的流体压力小于临界流体压力值时移动活塞到第一位置，并在油道内的流体压力等于或大于临界流体压力值时允许活塞移动到第二位置。
2.如权利要求1所述的阀门组件，其中，压力腔包括反作用面，该反作用面被配置为用来在流体压力等于或大于临界流体压力值时产生足够的液压力来克服弹簧的力并移动活塞到第二位置。
3.如权利要求2所述的阀门组件，进一步包括组装在外壳上的盖，其中反作用面布置在所述盖上。
4.如权利要求1所述的阀门组件，其中第三通道布置为大致垂直于第一通道。
5.如权利要求1所述的阀门组件，进一步包括被配置为用来清除从压力腔经过活塞逃逸出的流体的第四通道。
6.如权利要求1所述的阀门组件，其中第三通道包括孔，该孔被配置为用来确立在压力腔内活塞响应于油道内流体压力的变化而运动的速率。
7.如权利要求1所述的阀门组件，其中供应加压流体给油道的外部来源是流体泵。
8.如权利要求1所述的阀门组件，其中油道布置在内燃发动机中，流体是内燃发动机油，而油道被配置为用来给发动机气门机构的液压间隙调节器供油。
9.一种内燃发动机，包括：
汽缸；
气门机构系统，被配置为用来打开或关闭进入汽缸的入口通道并具有被配置为用来控制气门机构中的间隙的液压间隙调节器；
泵，被配置为用来给油加压；
油道，被配置为用来给间隙调节器供应加压油；和
阀门组件，被配置为用来提供油道内的加压油的反馈控制，该阀门组件包括：
外壳；
压力腔；
第一通道，被配置为用来提供通过油道的油的连续流动；
第二通道，被配置为用来从泵给油道供应加压油；
活塞，被配置为用来在压力腔内在第一位置和第二位置之间移动并具有被配置为用来确立第一通道和压力腔之间的流体连通的第三通道，其中活塞的第一位置打开第二通道而活塞的第二位置关闭第二通道；和
弹簧，置于活塞和外壳中间，弹簧被配置为用来在油道内的流体压力小于临界流体压力值时移动活塞到第一位置，并在油道内的流体压力等于或大于临界流体压力值时允许活塞移动到第二位置。
10.如权利要求9所述的发动机，其中，压力腔包括反作用面，该反作用面被配置为用来在流体压力等于或大于临界流体压力值时产生足够的液压力来克服弹簧的力并移动活塞到第二位置。
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