用于内燃机的气门正时调节装置的控制阀的制作方法

本发明涉及一种用于内燃机的气门正时调节装置的控制阀。

背景技术：

本部分的声明仅提供涉及本发明的背景信息，而不构成现有技术。

通常，内燃机(下文称为“发动机”)装备有能够基于发动机的运行状态改变进气门和排气门(例如排气阀)的正时(timing)的气门正时调节装置。这种气门正时调节装置通过根据连接到曲轴上的凸轮轴的位移或旋转来改变相位角，从而调节进气门或排气门的正时。

一般情况下，通常使用具有转子的叶片型气门正时调节装置，该转子具有由壳体中的工作液体自由旋转的多个叶片。

叶片型气门正时调节装置利用因在工作流体的压力作用下驱动的叶片旋转的转子，沿提前方向或延迟方向相对旋转产生的旋转相位差，将气门正时调节到完全提前相位角和完全延迟相位角之间的提前室或延迟室。

我们已发现正力矩是由于凸轮沿着与凸轮旋转方向的相反方向旋转而摩擦所产生。同时，负力矩是在气门开始闭合时，在沿着与凸轮旋转方向相同的方向由气门弹簧的回复力产生，且负力矩小于正力矩。

技术实现要素：

本发明提供一种用于内燃机的气门正时调节装置的控制阀装置，其能够通过调节气门正时，采用置于转子中的结构，可靠地实现自锁和解锁操作，具有较低的工作流体损失，并改善发动机性能。

在本发明的一个方面中，液压控制阀被配置成选择性地将工作流体供应到内燃机的气门正时调节装置或者将工作流体从其中排出，该气门正时调节装置包括：与曲轴协同工作并具有内部空间的壳体；转子，安装在壳体的内部空间中并被配置成与凸轮轴协同工作，转子具有多个叶片，多个叶片分别形成沿调节提前相位角方向的提前室和沿调节延迟相位角方向的延迟室；以及锁定销部件，其弹性安装在形成于多个叶片的锁定室，以便将气门正时调节到转子的最大提前位置与最大延迟位置之间的中间位置，从而抑制或防止转子相对于壳体旋转；该液压控制阀包括：阀体，连接到凸轮轴上，具有多个口，且阀体中形成有阀芯空间；外阀芯，其弹性安装在阀体的阀芯空间中，并且在外周贯通形成有多个分配口，多个分配口选择性地与阀体的多个口连通或断开；以及内阀芯，其与外阀芯的内部结合成一体，并被配置成与外阀芯一起分别形成与工作流体泵连接的供应通道和与排水箱连接的排出通道。

转子可包括：提前流体通道，与提前室连通；延迟流体通道，其被配置成与延迟室连通；以及锁定流体通道，与锁定室连通。

阀体的多个口可包括：提前口，其与转子的提前流体通道连通；延迟口，其与延迟流体通道连通；以及锁定口，与锁定流体通道连通。

阀体的锁定口可布置在提前口和延迟口之间。

外阀芯的多个分配口可包括：与阀体的提前口连接或断开的第一分配口；与阀体的延迟口连接或断开的第二分配口；与阀体的锁定口连接或断开的第三分配口。

外阀芯的多个分配口可被配置成，使得第一分配口和第二分配口布置在第三分配口的两侧。

外阀芯和内阀芯可形成一体的阀芯，弹簧可布置在一体的阀芯与阀芯空间的内壁之间。

在阀体的一端部还设有止动件，用于限制阀芯的移动。

在阀体的工作流体流入口还可设有单向阀。

在阀体的一端部可设有偏置弹簧，用于向凸轮轴施加弹力。

液压控制阀可包括：供应工作流体的流入口；与提前流体通道连通的提前口；与延迟流体通道连通的延迟口；与锁定流体通道连通的锁定口；以及排出工作流体的排出口。特别地，液压控制阀可形成五口五位置的电磁阀，其被配置成基于阀芯在位于阀芯空间的内壁与内阀芯和外阀芯中至少一个之间的弹簧的弹力作用下的移动，而依次从自锁状态到填充状态、提前控制状态、保持状态、以及延迟控制状态中进行选择。

具有上述结构的本发明，可根据基于发动机的驾驶状况的控制单元的控制信号，通过使外阀芯和内阀芯的多个口与阀体的口和转子的流动通道选择性地、正确地连通，从而将工作流体供应到转子的提前室、延迟室和锁定销室中，可靠地实现相位角控制操作和自锁动作，以调节气门正时，从而改善发动机性能。

通过以下的详细说明，其它方面的应用将变得更加显而易见。应该理解的是，本文中的描述和具体实施例仅出于解释说明的作用，而并非用于限定本发明的保护范围。

附图说明

为了更好地理解本发明，将参考附图详细描述用于参考的本发明的示例性实施方式，其中：

图1示出具有液压控制阀的气门正时调节装置的大致构造的结构图；

图2是沿图1中ii-ii线的主视图；

图3示出图1的液压控制阀的立体图；

图4示出将图3中的阀体去除后的阀芯和弹簧；

图5示出将图4中的外阀芯和弹簧去除后的内阀芯；

图6是与图4呈现不同角度的阀芯和弹簧的视图；

图7示出将图6中的外阀芯和弹簧去除后的内阀芯；

图8示出将图6中的内阀芯和弹簧去除后的外阀芯；

图9是图4中的阀芯和弹簧的侧视图；

图10是图4中的阀芯沿x-x线的截面图；

图11是沿图3中的液压控制阀的xi-xi线的截面图，示出自锁状态；

图12示出图11的液压控制阀在提前室和延迟室中填充工作流体的填充状态的视图；

图13是示出图11的液压控制阀的保持状态的视图；

图14是示出图11的液压控制阀的提前控制状态的视图；

图15示出图11的液压控制阀的延迟控制状态的视图；以及

图16是气门正时调节装置的图，其中用符号表示液压控制阀。

在此描述的图仅出于说明的目的，而并非意图以任何方式来限制本发明的范围。

具体实施方式

以下描述从本质上来说仅为示例性的，而并非意图限制本发明、其应用以及用途。应该理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件或特征。

接下来，将详细描述本发明一种实施方式的内燃机的气门正时调节装置和调节方法。为了更好地理解，以及便于描述，相对尺寸和位置关系，被显示为人工组合或修改或夸大。

图1示出本发明一个实施方式的具有液压控制阀的气门正时调节装置100的大致构造。

气门正时调节装置100可包括液压控制阀的阀体2，阀体2延伸形成以便与内燃机的凸轮轴1连接，阀体2的外周可通过链条或正时带(未示出)可旋转地与连接于曲轴3的链轮4相结合，盘状的闭锁板5一体地形成在链轮4内。

阀体2可通过适配器ad结合到凸轮轴1上。阀体2的阀芯空间2a安装在液压控制阀8中，在液压控制阀8中，其外周具有多个口的阀芯6通过弹簧7被弹性安装，以便在施加控制单元(未示出)的控制信号时，转换和控制工作流体的流动。

阀芯6由电磁阀v驱动，该电磁阀v基于控制单元的控制信号，沿着与弹簧7的弹力作用方向相反的方向移动阀芯6，参见图16。

如图1所示，液压控制阀8可通过供应通道s和排出通道d连接在流体泵p与排水箱(draintank)t之间，以控制向本发明的气门正时调节装置100供应工作流体以及从其中排出工作流体。

在阀体2可形成通过供应管道s连接到流体泵p的流入口2a，如图3所示，阀体2的左部用作通过排出通道d连接到排水箱t的排出口2b。

此外，在阀体2可形成分别连接提前室和延迟室的提前口2c和延迟口2d(后面会详述)，以及与锁定室连通的锁定口2e(后面会详述)。因此，锁定口2e可布置在提前口2c和延迟口2d之间。

阀芯6与外阀芯61结合成一体，且内阀芯62与外阀芯61结合成一体。

阀芯6被插入到阀体2的阀芯空间2a中，且阀芯6的一端通过弹簧7施加弹力，而阀芯6的另一端受限于止动件80。

在外阀芯61的外周形成由多个突起部61b分隔开的第一分配口61c、第二分配口61d和第三分配口61e，以便选择性地与形成在阀体2上的提前口2c和延迟口2d以及锁定口2e连通或断开。

内阀芯62可被结合到外阀芯61的内部。内阀芯62与外阀芯61分别形成与连接于工作流体泵p的阀体2的流入口2a相连接的工作流体供应通道62a，以及与连接于排水箱t的阀体2的排出口2b相连接的排出通道62b。

阀体2结合到圆柱形的壳体10上，转子20与凸轮轴1协同工作，且被结合以便可在壳体10的内部空间旋转；防旋转装置30，通过限制转子20相对于壳体10的旋转而使转子20与壳体10一同旋转。

在壳体10的外周11上可以以预定间隔形成多个伸出的突起部12。密封槽13可沿壳体10的纵向形成在突起部12的上端部，密封件14可分别插入到密封槽13中，以形成在彼此相邻的突起部12之间的空间15。

如图2所示，多个叶片22可形成在转子20的凸起部21上，与阀体2相结合以朝向壳体10的内周11突出。密封槽23可形成在每个叶片22沿长度方向的上端部上，密封件24可被分别插入到密封槽23中，以形成在彼此相邻的壳体10的突起部12之间的空间15中。

如图2所示，空间15可围绕叶片12被分隔成沿着与凸轮轴1的旋转方向相同的箭头b的方向(也就是，提前方向)的延迟室15a，以及沿箭头a的方向(也就是，延迟方向)的提前室15b。

在转子20的凸起部21上可分别形成与阀体2的提前口2c和提前室15b相连通的提前流体通道21b以供应工作流体；与阀体2的延迟口2d和延迟室15a相连通的延迟流体通道21a以供应工作流体；以及与阀体2的锁定口2e和锁定室(后面会描述)相连通的锁定通道22b以供应工作流体。

因此，如果工作流体通过提前工作流体通道21b或延迟工作流体通道21a被选择性地供应到提前室15b或延迟室15a，随后随着液体压力作用在叶片12上，转子20可以在相对于壳体10沿箭头b方向(提前方向)旋转时调节提前相位，或者相反地在沿箭头a方向(延迟方向)旋转时调节延迟相位，从而调节进气门或排气门的气门正时。

防旋转装置30可用于在转子20相对于壳体10自由旋转且调节相位时，通过外部因素和彼此协同工作来紧急实现抑止或防止转子20与壳体10之间的相对旋转。

也就是说，如图2所示，防旋转装置30可被安装在本发明示例性实施方式的任一个叶片12上。因此，为了更好地理解和便于描述，为了与其他叶片22相区别，可将具有防旋转装置30的叶片22标记为22a。

如图1或图2所示，防旋转机构30可包括插入在穿过叶片22a形成的装配孔25中的锁定销部件40，以及形成在闭锁板5中以与锁定销部件40锁定或解锁的多个锁定槽50。

锁定销部件40可包括：上盖41，该上盖41关闭叶片22a的装配孔25的一端部(图1中的左端部)；具有中空圆筒状的外销43，其安装在上盖41的下端部，以通过外弹簧42被弹性支撑；以及内销45，其可滑动地结合于外销43的内部，并被安装成以便通过内弹簧44相对于上盖41被弹性支撑。

锁定销部件40还可包括环形下盖46，该环形下盖46安装在装配孔25的另一端部(图1中的右端部)，并且支撑外销43的外周。

在叶片22a上可形成贯穿的锁定通道22b，其将工作流体供应到安装孔25中围绕外销43的锁定室26，并将工作流体从其中排出。

形成在构成防旋转机构30的闭锁板5上的多个锁定槽50，可被形成为具有不同直径和深度的多个槽，并且彼此连接以面向叶片22a的装配孔25。

还设有排出通道70，在锁定销部件40被锁定时将锁定槽50中的工作流体向外排出。如图1和2所示，排出通道70可包括：第一排出孔71，其形成在闭锁板5上以便连通锁定槽50；以及第二排出孔72，其与第一排出孔71连接且穿过叶片22a，以便连接到锁定室26。

然而，为了更好地理解，图1和图2所示的锁定槽50，第一排出孔71和第二排出孔72的尺寸和相对位置，与实际装置的尺寸或截面图不同，它们是经过人工组合，并且经扩大或放大。

在阀体的工作流体流入口2a还可设有单向阀81。

在本发明的一个示例性实施方式中，在阀体2的一端部可设置向凸轮轴1施加弹力的偏置弹簧82。

在下文中，将描述本发明的一个示例性实施方式的气门正时调节装置的运行。

在发动机停止或者发动机起动或者发动机运行过程中不能控制发生的紧急情形下，如果气门正时调节装置被移动到预定位置而没有额外控制以改善发动机起动性能，则锁定销部件40应该被自锁，而不额外地控制，以便抑制或防止转子20相对于壳体10旋转。

在发动机停止或应被紧急停止的情况下，液压控制阀8可在弹簧7的弹力作用下置于自锁状态，如图11所示。连接到流体泵p的供应通道s的流入口2a被闭塞，且填充在提前室15b、延迟室15a和锁定室26中的工作流体可穿过转子20的流动通道21a、21b和22b，阀体2的口2c、2d和2e，以及内阀芯62的排出通道62b，以沿着排出通道d被排出到排水箱t。

因此，外销43和内销45在弹簧42和44的弹力作用下下降，因为工作流体的作用力被释放，因此其下端部紧密接触闭锁板5的表面。

在这种情形下，负力矩(或正力矩)依次通过凸轮轴1和转子20被传递到叶片22a上，使得叶片22a朝向提前方向(b方向)或延迟方向(a方向)旋转。因此，内销45和外销43在弹簧44和42的弹力作用下依次下降，以便依次被插入到锁定槽50中。

因此，叶片22a处于不能沿延迟方向或提前方向移动的锁定状态。因此，锁定销部件40被有力地结合到闭锁板5的锁定槽50，使得转子20不能相对于壳体10转动，而是与其一起旋转。

在自锁操作中，填充在锁定槽50中的一部分工作流体通过排出通道70，也就是第一和第二排出孔71和72以及锁定室26被排出到外侧，从而不作为锁定操作的阻力。

同时，在从发动机起动经过一段时间的预定时间后发动机怠速旋转的情况下，液压控制阀8可通过控制单元的控制信号被移动到图12的填充状态。

这就是在发动机起动初始和将工作流体填充到提前室15b和延迟室15a中的稳定状态。

此时，液压控制阀8使工作流体从流体泵p通过流入口2a流入，以通过供应通道62a、第一分配口61c、提前口2c和提前流体通道21供应到提前室15b中，并通过供应通道62a、第二分配口61d、延迟口2d和延迟流体通道21a供应到延迟室15a中。

同时，在发动机起动以便正常运转的情况下，由于进气门或排气门的气门正时应被调节，因此锁定销部件40的锁定状态应被释放。

基于该目的，液压控制阀8在控制单元的控制信号作用下，被转换到图13的保持状态。因此，通过流入口2a从流体泵p流入的工作流体，通过供应通道62a、第三分配口61e、锁定口2e、以及锁定通道22b被供应到锁定室26。

因此，外销43和内销45压缩弹簧42和44，以便在供应到锁定室26的工作流体的压力作用下，朝向上盖41上升到最大程度。此时，内销45和外销43的下端部从闭锁板5的表面上升。

因此，设有锁定销部件40的叶片22a允许转子20相对于壳体10旋转，因此可调节进气门或排气门的气门正时。

如果液压控制阀8在控制单元的控制信号作用下被转换到图14的提前控制状态，则提前控制操作开始。

在工作流体从流体泵p被供应到锁定室26的状态下，通过流入口2a流入的工作流体通过第一分配口61c、提前口2c和提前流体通道21b被供应到提前室15b。此时，填充在延迟室15a中的工作流体可通过延迟流动通道21a、第二分配口61d和排出通道62b被排出到排水箱t。

因此，与通过凸轮轴1的负力矩或正力矩相对应，叶片22相对于壳体10沿提前方向(b方向)或延迟方向(a方向)自由地控制，以通过凸轮轴1调节进气门或排气门的气门正时。

同时，如果液压控制阀8在控制单元的控制信号作用下被转换到图15的延迟控制状态，则开始延迟控制操作。

在工作流体从流体泵p被供应到锁定室26的状态下，通过流入口2a流入的工作流体，通过第二分配口61d、延迟口2d和延迟流体通道21a被供应到延迟室15a。此时，填充在提前室15b中的工作流体可通过提前流动通道21b、外阀芯61与阀体2之间的槽、以及排出口2b排出到排水箱t。

因此，与通过凸轮轴1的负力矩或正力矩相对应，叶片22相对于壳体10在提前方向(b方向)或延迟方向(a方向)上自由控制，以便通过凸轮轴1调节进气门或排气门的气门正时。

参考图16，如上所述的液压控制阀8可被总结如下。液压控制阀8包括：供应工作流体的流入口2a，与提前流体通道21b连通的提前口2c，与延迟流体通道21a连通的延迟口2d，与锁定流体通道22d连通的锁定口2e，以及排出工作流体的排出口2b；并且形成五口五位置(5-port5-position)的电磁阀，其基于阀芯6在弹簧7的弹力作用下的移动，依次从自锁状态到填充状态、提前控制状态、保持状态、以及延迟控制状态中进行选择。

如上所述，在本发明的示例性实施方式中，液压控制阀安装在转子中，因此可减小工作流体的损失，并且采用具有多个控制位置的液压控制阀，以使其能够实现锁定和解锁操作，且具有精确响应和高可靠性地调节气门正时，借此提高发动机性能。

尽管上面已经出于说明的目的，对本发明的示例性实施方式进行公开说明，然而本领域技术人员应该意识到，在不偏离本发明的范围和精神的情况下还可以进行修改，添加和替换。