CN105971686B - 电动再循环阀、泵、内燃机、车辆及循环方法 - Google Patents

电动再循环阀、泵、内燃机、车辆及循环方法 Download PDF

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Abstract

电动再循环阀、泵、内燃机、车辆及循环方法，所述泵的再循环阀具有调节器线轴、第一弹性偏压装置和控制阀。第一弹性偏压装置偏压在第一位置的调节器线轴，在第一位置，阻止从泵的第一端口到泵的第二端口的液体流动被阻止。控制阀控制抵抗第一弹性偏压装置将调节器线轴移动至第二位置所需要的力，在第二位置，从第一端口至第二端口的液体流动能够进行。

Description

电动再循环阀、泵、内燃机、车辆及循环方法
技术领域
本发明涉及一种再循环阀。更具体地，本发明涉及一种电动再循环阀，例如，用于控制或调节内燃机中的油再循环的泵的电动再循环阀。
背景技术
为了减少运动部件之间的摩擦并去除活塞、轴承和轴上的热量，润滑油通过引擎循环。
众所周知，油泵包括用于控制或调节传送至引擎的油的一再循环阀。这样的再循环阀设计为当引擎中油的压力达到一预定值时打开，且阻止过量的油流传送至引擎的主油道。
一个熟知的再循环的例子为具有控制室、弹簧和线轴的定向控制阀。当引擎中油的压力由于超过弹簧的压缩力而超过控制室内的压力时，线轴移动越过泵的中断边缘，允许油从泵的出口流向入口。用这种方式，过量的油再循环且不会传送到引擎的主油道或者润滑系统内的其它的耗油处。
由于这样的由弹簧的压缩力控制的再循环阀只在唯一的、预定的调节压力时打开，只可以在唯一的、预定的反馈压力时调节引擎中油的压力。这可能导致大于在给定运行条件下的最优值的油流的传送。例如，在活塞冷却喷嘴不可操作的运行条件下，可以容许更低的泵输出。将泵输出减少到理想的最优值减少了泵必须进行的工作，且反过来减少了引擎上的附加阻力，导致引擎的效率增加。
发明内容
根据本发明的第一方面，本发明提供一种用于泵的电动再循环阀，所述电动再循环阀包括一调节器线轴、一第一弹性偏压装置和一控制阀，其中，所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴偏压在一第一位置，在所述第一位置，从所述泵的第一端口到所述泵的第二端口的液体流动被阻止；所述控制阀控制着抵抗所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴移动至一第二位置所需要的力，在所述第二位置，从所述第一端口至所述第二端口的液体流动能够进行。
所述控制阀有助于使将所述调节器线轴从所述第一位置移动至所述第二位置所需的力变化，在所述第一位置再循环流动是不可能的，在所述第二位置再循环流动可以进行的。
所述控制阀可以包括一第二弹性偏压装置和一通气孔。所述控制阀可以为一电磁阀，例如具有一开/关螺线管或一比例螺线管的电磁阀。
开/关螺线管的使用使得移动所述调节器线轴所需要的力能够以最大力和最小力设置。比例螺线管的使用使得移动所述调节器线轴所需要的力能够在最大力和最小力之间的范围内变化。
根据本发明的第二方面，提供一种泵，该泵包括一第一端口、一第二端口和一再循环阀，所述再循环阀包括调节器线轴和第一弹性偏压装置，其中，所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴偏压在第一位置，在所述第一位置，从所述泵的第一端口到第二端口的液体流动被阻止；所述泵还包括一控制阀，所述控制阀控制着抵抗所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴移动至第二位置所需要的力，在所述第二位置，从所述第一端口至所述第二端口的液体流动能够进行。
所述控制阀可以容纳在所述泵内部。所述控制阀还包括一第二弹性偏压装置和一通气孔。所述控制阀可以为一电磁阀，例如具有开/关螺线管或比例螺线管的电磁阀。
根据本发明的第三方面，本发明提供一种控制在一第一端口和一第二端口之间液体的再循环的方法，所述方法包括以下步骤：(a)提供一包括一调节器线轴和一第一弹性偏压装置的再循环阀，其中，所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴偏压在第一位置，在所述第一位置，从所述泵的第一端口到所述泵的第二端口的液体流动被阻止；(b)提供包括一第二弹性偏压装置和一通气孔的控制阀；(c)使用所述控制阀来改变抵抗所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴移动至第二位置所需要的力，在所述第二位置，从所述第一端口至所述第二端口的液体流动能够进行。
所述方法还可以包括抵抗所述第一弹性偏压装置增加作用在所述调节器线轴上的力以使所述调节器线轴移动至所述第二位置。
可选择地，所述方法还可以包括减少作用在所述第一弹性偏压装置上的力，以使所述调节器线轴移动至所述第二位置。
所述控制阀可以为一电磁阀，例如具有一开/关螺线管或一比例螺线管的电磁阀。
附图说明
现在，结合附图描述本发明的电磁阀的实例，其中：
图1为具有根据本发明第一实施例的再循环阀的泵组件的部分截面侧视图；
图2为图1的泵组件的液压回路图并且电磁阀和调节器滑阀显示为在闭合位置；
图3为图1的泵组件的液压回路图并且电磁阀显示为在打开位置，调节器滑阀显示在再循环位置；
图4为具有根据本发明第二实施例的再循环阀的泵组件的液压回路图；
图5为具有根据本发明第三实施例的再循环阀的泵组件的液压回路图；
图6为具有根据本发明第四实施例的再循环阀的泵组件的液压回路图；
图7为具有根据本发明第五实施例的再循环阀的泵组件的液压回路图；
图8为图7的泵组件的液压回路图并且电磁阀通向进油口。
具体实施方式
现参考图1，图1示出泵组件10，该泵组件10包括泵壳体12、泵盖14和根据本发明的第一实施例的再循环阀15。再循环阀15包括调节器滑阀16、电磁阀18和调节器弹簧52。
壳体12包括齿轮袋22、阀腔24和限定在其中的油道腔26。壳体12限定进油口28和出油口30，进油口28与外部流体源(图2中66)连通，出油口30与流体腔32流体连通，从而传送压力流体。
阀腔24为大致圆筒形并具有沿其长度方向延伸的壁34。阀腔24的第一端36开向油道腔26且阀腔24的另一端38开向壳体12的外部。
油道腔26为大致圆筒形并在阀腔24的第一端36和引擎主油道(未示出)之间延伸，压力流体从该引擎主油道传送。
大致圆筒形的调节器滑阀16具有壁41和圆筒形内孔42，该内孔42在一端的弹簧引导部44和另一端的流孔46之间延伸。流孔46开向流道48内，流道48与油道腔26连通。弹簧引导部44邻近控制室50，调节器弹簧52位于控制室50内。调节器弹簧52安装在相对于弹簧引导部44的控制室50的相反端53。调节器弹簧52的自由端位于弹簧引导部44内。
电磁阀18包括第一圆筒体54和肩部58，该第一圆筒体54在第一端具有电连接器56，该肩部58在与第一端相反的一端导向第二圆筒体60。第二圆筒体60与第一圆筒体54对齐，但是第二圆筒体60直径较小。肩部58具有排放口62。电磁阀18具有弹簧(图2中76)、压力面(未示出)、比例螺线管(图2中78)和内部排放机构(未示出)，所述内部排放机构具有线轴(未示出)、流道82和流孔64。流道82与流孔64流体连通，流孔64与调节器滑阀16的控制室50流体连通。
泵组件10装配如下。
调节器滑阀16安装在阀腔24内从而调节器滑阀16的壁41与阀腔24的壁34滑动接合。调节器滑阀16的流道48连接于油道腔26。如图1所示，出油口30与流体腔32流体连通。
电磁阀18的第二圆筒体60安装在阀腔24的开口端38内。如上所述，流孔64与调节器滑阀16的控制室50流体连通。
现转向图2，图2示出了具有外部流体源66、泵68、引擎冷却器、过滤器流孔70和电磁阀18的图1的泵组件，并且它们以图解形式示于图1中。电磁阀18是常闭二通阀。电磁阀18具有两个位置：闭合位置72和打开位置74。
作用在电磁阀线轴(未示出)的压力面(未示出)上的流体压力与来自电磁阀弹簧76上的力相反以将电磁阀18从常规的闭合位置72移动到打开位置74。为了改变在两个位置72和74之间移动电磁阀18所需要的压力，对比例螺线管78施加电压改变电磁阀弹簧76上的预加载。
电磁阀18具有：
第一端口80，该第一端口80与电磁阀的第一侧和流道82流通；和
第二端口84，该第二端口84与电磁阀的第二侧和外部流体源流通。
现在将描述当不对电磁阀18施加电压时电磁阀的运作。
在电磁阀18处于常规闭合位置72的情况下，控制室50内流体的压力与油道腔26内流体的压力(反馈压力)相等。
当流道82内流体的压力低于电磁阀弹簧76的较低排放限制时，施加到电磁阀线轴(未示出)上的力不足以将它移动得足够远以使得排放口62打开，且因此电磁阀18保持在第一位置72。
由于油道腔26和控制室50内流体的压力，作用在调节器滑阀16上的力是相等且反向的，并且来自调节器弹簧52的力阻止调节器滑阀16的运动。在这些条件下，调节器滑阀16保持在图1和2所示的位置伴随着出油口30与流体腔32流体连通且进油口28与流体腔32隔离。如此，没有从出油口30到进油口28的再循环流动。
当反馈压力增加时，控制室压力和流道82内流体的压力增加。当流道82内流体的压力超过电磁阀弹簧76的较低排放限制时，电磁阀线轴(未示出)压缩电磁阀弹簧76并且移动超过排放口的中断边缘。当排放口62开始打开时，产生流体流通过流孔46，这生成油道腔26和控制室50之间的压力差。这种流体压力的不平衡生成调节器滑阀16上的净力，该净力与来自调节器弹簧52的力相反并且使得调节器滑阀16开始移动。作用在调节器滑阀16上的净力不够使其移动超过泵壳体12中的进油口28的中断边缘。在这种情况下，没有从出油口30到进油口28的再循环流动并且进油口28保持与流体腔32隔绝。
当反馈压力进一步增加时，控制室50和流道82内的流体压力进一步增加，导致排放口62完全打开。当排放口62完全打开时，通过流孔46的流体流增加，导致油道腔26和控制室50之间的压差增加。流体压力不平衡的增加导致调节器滑阀16上的净力增加，该净力与来自调节器弹簧52的力反向。在这些条件下，调节器滑阀16进一步压缩调节器弹簧52且调节器滑阀16移动超过其中断边缘，导致进油口28与流体腔32流体连通，并使从出油口30到进油口28的再循环流动能够进行，如图3所示。
当不对电磁阀18施加电压时，它表现为机械排放以控制调节器滑阀16相对于调节器弹簧52的运动。
以这种方式，当引擎(未示出)内油的压力超过控制室50内的压力时，随着调节器弹簧52被压缩以及调节器滑阀16超越其中断边缘，油被从出口30泵送到入口28且引擎回路为旁路。如上所述，由于调节器滑阀16只在单个的、预定的调节压力时打开，该调节压力通过调节器弹簧52的弹簧劲度系数和通过排放口62从控制室50排放的速率控制，只可能在单个的、预定的反馈压力时调节引擎中油的压力。
现在描述当对电磁阀18施加电压时根据本发明再循环阀的运作。
通过脉冲宽度调制(pulse width modulation)对电磁阀18施加直流(DC)电压，以便电源电压以给定的频率开关通断调制的时间周期(工作周期)。工作周期是电压“开(on)”的时间且被表示为时间周期的百分比，例如在50％工作周期，电压“开”了50％时间周期且“关(off)”了50％时间周期。以这种方式，时间平均电压只有最大供应电压的50％且通入螺线管的电流只有最大值的50％。以这种方式，脉冲宽度调制信号控制螺线管。
在100％工作周期，对电磁阀18施加最大电压导致电磁阀弹簧76的预加载减少到最小值。以这种方式，使得电磁阀线轴(未示出)移动至其中断边缘并打开排放口62所必需的流道82内的流体压力减少到最小所需压力。类似地，使得调节器滑阀16打开从30到28的再循环路径所需的压力差将在最小油道反馈压力时发生。
在零工作周期，不对电磁阀18施加电压，因此电磁阀18表现为如上所述的机械排放。
通过在0％和100％之间变化电磁阀18的工作周期，弹簧76的预加载可以在最小力和最大力之间变化，使得会发生再循环的反馈压力能够在取决于引擎的需要的范围内变化，从而减少泵68的驱动功率。由于泵68是由引擎驱动，这减少了附加损失并提高了引擎效率。
现参考图4，图4示出了具有根据本发明的第二实施例的再循环阀115的图1中的泵组件10。相同的引用数字描述相同的特征，不再进一步描述。
本实施例中的电磁阀118与第一实施例中的不同，因为电磁阀118具有开/关螺线管178。本实施中的电磁阀118只在100％工作周期或零工作周期运作，从而，电磁阀弹簧76的预加载为最小或最大力(且不能在这些值之间变化)。相应地，可以将再循环阀设置成再循环只在两种反馈压力中的一种时发生。
现参考图5，图5示出了具有根据本发明的第三实施例的再循环阀215的可替换的泵组件210。相同的引用数字描述相同的特征，不再进一步描述。在本实施例中，电磁阀218不是安装在阀腔24的开口端38。电磁阀218通过流道282与控制室50流体连接。塞构件290安装在阀腔24的开口端38内。再循环阀215使得从出油口30到进油口28的再循环流动能够进行的操作如上所述与图1所示的实施例的再循环阀15相关。
现参考图6，图6示出了具有根据本发明的第四实施例的再循环阀315的可替换的泵组件310。相同的引用数字描述相同的特征，不再进一步描述。在本发明的本实施例中，油道腔26中的反馈压力由图中直线A示出的从出油口30提供的流体产生，因此不通过引擎冷却器和过滤器流孔。
现参考图7，图7示出了具有根据本发明的第五实施例的再循环阀415的可替换的泵组件410。相同的引用数字描述相同的特征，不再进一步描述。
本实施例中的再循环阀415具有位于油道腔26和调节器滑阀16之间的控制室450。电磁阀418、调节器滑阀16和油道腔26与控制室450流体连通。
调节器弹簧52位于腔室451内，腔室451具有阻止流体或气阻的通气孔492。塞490位于阀腔24的开口38中。
本实施例中的电磁阀418是常开二通阀。电磁阀418具有两个位置：闭合位置472和打开位置474。
作用在电磁阀线轴(未示出)的压力面(未示出)上的流体压力与来自电磁阀弹簧476上的压力相反以将电磁阀418从常规的打开位置474移动到闭合位置472。为了改变在两个位置472和474之间移动电磁阀418所需要的压力，对比例螺线管478施加电压改变电磁阀弹簧476上的预加载。
当流道482内流体的压力低于电磁阀弹簧476的较低排放限制时，施加到电磁阀线轴(未示出)上的力不足以将它移动得足够远以使得排放口462关闭，因此电磁阀418保持在打开位置474。
由于控制室450内流体的压力与来自调节器弹簧52的力反向，作用在调节器滑阀16上的力阻止调节器滑阀16移动。在这些条件下，调节器滑阀16保持在图7所示的位置伴随着出油口30与流体腔32流体连通。如此，没有从出油口30到进油口28的再循环流动。
当反馈压力增加时，控制室压力和流道482内流体的压力增加。当流道482内流体的压力超过电磁阀弹簧476的较低排放限制时，电磁阀线轴(未示出)压缩电磁阀弹簧476并退向排放口462的中断边缘。由于排气口462开始关闭，通过流孔46的流体的流动减慢，这使得控制室450内的压力增加。增加的流体压力形成在调节器滑阀16上的净力，该净力与调节器弹簧52的力反向。作用在调节器滑阀16上的净力不足以使其移动超过泵壳体12内的进油口28的中断边缘。在这些条件下，没有从出油口30到进油口28之间的再循环流动且进油口28保持与流体腔32隔离。
当反馈压力进一步增加时，控制室450和流道482内流体的压力进一步增加，导致排放口462完全关闭。当排放口462完全关闭时，通过流孔464的流体流动停止，导致控制室450内的压力增加。增加的流体压力导致调节器滑阀16上的净力增加，该净力与来自调节器弹簧52的力反向。在这些条件下，调节器滑阀16进一步压缩调节器弹簧52且调节器滑阀16移动超过其中断边缘，导致进油口28与流体腔32流动连通，并使从出油口30到进油口28的再循环流动能够进行。
采用比例螺线管478，电磁阀418的工作周期可以在0％和100％之间变化，因此，弹簧476的预加载可以在最小和最大力之间变化，使得会发生再循环的反馈压力能够在取决于引擎的需要的范围内变化。
现参考图8，图8示出了具有根据本发明的第六实施例的再循环阀515的可替换的泵组件510。相同的引用数字描述相同的特征，不再进一步描述。本实施例与第五实施例相似，除了电磁阀518具有与电磁阀518的第二侧和进油口28流体连通的端口584。再循环阀515的运作与第五实施例所述的相同。
一些变型例也落入本发明的范围内，例如，本发明任意实施例中的电磁阀可以采用比例螺线管或开/关螺线管。
本发明的任意实施例中的电磁阀可以安装在泵组件的内部或外部。
反馈压力可以是引擎油道压力或出油口压力。
再循环阀可以通向集油槽或进油口。

Claims (13)

1.一种用于泵的电动再循环阀，所述电动再循环阀包括一调节器线轴、一第一弹性偏压装置和一控制阀，其特征在于，
所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴偏压在一第一位置，在所述第一位置，从所述泵的第一端口到所述泵的第二端口的液体流动被阻止；所述控制阀控制着抵抗所述第一弹性偏压装置将所述调节器线轴移动至一第二位置所需要的力，在所述第二位置，从所述第一端口至所述第二端口的液体流动能够进行；
其中，所述控制阀包括一打开位置和一闭合位置，在所述打开位置，所述线轴抵抗所述第一弹性偏压装置的移动被阻止，在所述闭合位置，所述线轴抵抗所述第一弹性偏压装置的移动能够进行；
其中，所述再循环阀包括将所述控制阀偏压至所述打开位置的一第二弹性偏压装置和一通气孔；并且其中，
所述控制阀设置为连接于引擎主油道，且当所述引擎主油道内流体压力超过由所述第二弹性偏压装置施加在所述控制阀上的压力，所述控制阀设置为从所述控制阀的打开位置移动至所述控制阀的闭合位置；并且
其中，所述电动再循环阀具有位于油道腔和调节器线轴之间的控制室；所述控制阀、所述调节器线轴和所述油道腔与所述控制室流体连通；所述油道腔在所述控制室和所述引擎主油道之间延伸。
2.如权利要求1所述的用于泵的电动再循环阀，其特征在于，所述控制阀为一电磁阀。
3.如权利要求2所述的用于泵的电动再循环阀，其特征在于，所述电磁阀包括一开/关螺线管。
4.如权利要求2所述的用于泵的电动再循环阀，其特征在于，所述电磁阀包括一比例螺线管。
5.一种泵，其特征在于，其包括一第一端口、一第二端口和如权利要求1-4中的任意一项所述的电动再循环阀。
6.如权利要求5所述的泵，其特征在于，所述控制阀容纳在泵组件内部。
7.一种控制液体在一第一端口和一第二端口之间再循环的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(a)设置如权利要求1-4中的任意一项所述的电动再循环阀；
(b)采用所述控制阀改变抵抗所述第一弹性偏压装置并将所述调节器线轴移动至一第二位置所需的力，在所述第二位置，从所述第一端口至所述第二端口的液体流动能够进行。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(b)还包括增加作用在抵抗所述第一弹性偏压装置的所述调节器线轴上的力，以使所述调节器线轴能够移动至所述第二位置。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(b)还包括减少作用在所述第一弹性偏压装置上的力以使所述调节器线轴能够移动至所述第二位置。
10.一种内燃机，其特征在于，其包括如权利要求1-4中的任意一项所述的电动再循环阀。
11.一种车辆，其特征在于，其包括如权利要求1-4任意一项所述的电动再循环阀。
12.一种内燃机，其特征在于，其包括如权利要求5所述的泵。
13.一种车辆，其特征在于，其包括如权利要求5所述的泵。
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