本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機的氣門正時調(diào)節(jié)裝置的控制閥。

背景技術(shù)：

本部分的聲明僅提供涉及本發(fā)明的背景信息，而不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。

通常，內(nèi)燃機(下文稱為“發(fā)動機”)裝備有能夠基于發(fā)動機的運行狀態(tài)改變進氣門和排氣門(例如排氣閥)的正時(timing)的氣門正時調(diào)節(jié)裝置。這種氣門正時調(diào)節(jié)裝置通過根據(jù)連接到曲軸上的凸輪軸的位移或旋轉(zhuǎn)來改變相位角，從而調(diào)節(jié)進氣門或排氣門的正時。

一般情況下，通常使用具有轉(zhuǎn)子的葉片型氣門正時調(diào)節(jié)裝置，該轉(zhuǎn)子具有由殼體中的工作液體自由旋轉(zhuǎn)的多個葉片。

葉片型氣門正時調(diào)節(jié)裝置利用因在工作流體的壓力作用下驅(qū)動的葉片旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，沿提前方向或延遲方向相對旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)相位差，將氣門正時調(diào)節(jié)到完全提前相位角和完全延遲相位角之間的提前室或延遲室。

我們已發(fā)現(xiàn)正力矩是由于凸輪沿著與凸輪旋轉(zhuǎn)方向的相反方向旋轉(zhuǎn)而摩擦所產(chǎn)生。同時，負力矩是在氣門開始閉合時，在沿著與凸輪旋轉(zhuǎn)方向相同的方向由氣門彈簧的回復力產(chǎn)生，且負力矩小于正力矩。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機的氣門正時調(diào)節(jié)裝置的控制閥裝置，其能夠通過調(diào)節(jié)氣門正時，采用置于轉(zhuǎn)子中的結(jié)構(gòu)，可靠地實現(xiàn)自鎖和解鎖操作，具有較低的工作流體損失，并改善發(fā)動機性能。

在本發(fā)明的一個方面中，液壓控制閥被配置成選擇性地將工作流體供應到內(nèi)燃機的氣門正時調(diào)節(jié)裝置或者將工作流體從其中排出，該氣門正時調(diào)節(jié)裝置包括：與曲軸協(xié)同工作并具有內(nèi)部空間的殼體；轉(zhuǎn)子，安裝在殼體的內(nèi)部空間中并被配置成與凸輪軸協(xié)同工作，轉(zhuǎn)子具有多個葉片，多個葉片分別形成沿調(diào)節(jié)提前相位角方向的提前室和沿調(diào)節(jié)延遲相位角方向的延遲室；以及鎖定銷部件，其彈性安裝在形成于多個葉片的鎖定室，以便將氣門正時調(diào)節(jié)到轉(zhuǎn)子的最大提前位置與最大延遲位置之間的中間位置，從而抑制或防止轉(zhuǎn)子相對于殼體旋轉(zhuǎn)；該液壓控制閥包括：閥體，連接到凸輪軸上，具有多個口，且閥體中形成有閥芯空間；外閥芯，其彈性安裝在閥體的閥芯空間中，并且在外周貫通形成有多個分配口，多個分配口選擇性地與閥體的多個口連通或斷開；以及內(nèi)閥芯，其與外閥芯的內(nèi)部結(jié)合成一體，并被配置成與外閥芯一起分別形成與工作流體泵連接的供應通道和與排水箱連接的排出通道。

轉(zhuǎn)子可包括：提前流體通道，與提前室連通；延遲流體通道，其被配置成與延遲室連通；以及鎖定流體通道，與鎖定室連通。

閥體的多個口可包括：提前口，其與轉(zhuǎn)子的提前流體通道連通；延遲口，其與延遲流體通道連通；以及鎖定口，與鎖定流體通道連通。

閥體的鎖定口可布置在提前口和延遲口之間。

外閥芯的多個分配口可包括：與閥體的提前口連接或斷開的第一分配口；與閥體的延遲口連接或斷開的第二分配口；與閥體的鎖定口連接或斷開的第三分配口。

外閥芯的多個分配口可被配置成，使得第一分配口和第二分配口布置在第三分配口的兩側(cè)。

外閥芯和內(nèi)閥芯可形成一體的閥芯，彈簧可布置在一體的閥芯與閥芯空間的內(nèi)壁之間。

在閥體的一端部還設(shè)有止動件，用于限制閥芯的移動。

在閥體的工作流體流入口還可設(shè)有單向閥。

在閥體的一端部可設(shè)有偏置彈簧，用于向凸輪軸施加彈力。

液壓控制閥可包括：供應工作流體的流入口；與提前流體通道連通的提前口；與延遲流體通道連通的延遲口；與鎖定流體通道連通的鎖定口；以及排出工作流體的排出口。特別地，液壓控制閥可形成五口五位置的電磁閥，其被配置成基于閥芯在位于閥芯空間的內(nèi)壁與內(nèi)閥芯和外閥芯中至少一個之間的彈簧的彈力作用下的移動，而依次從自鎖狀態(tài)到填充狀態(tài)、提前控制狀態(tài)、保持狀態(tài)、以及延遲控制狀態(tài)中進行選擇。

具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，可根據(jù)基于發(fā)動機的駕駛狀況的控制單元的控制信號，通過使外閥芯和內(nèi)閥芯的多個口與閥體的口和轉(zhuǎn)子的流動通道選擇性地、正確地連通，從而將工作流體供應到轉(zhuǎn)子的提前室、延遲室和鎖定銷室中，可靠地實現(xiàn)相位角控制操作和自鎖動作，以調(diào)節(jié)氣門正時，從而改善發(fā)動機性能。

通過以下的詳細說明，其它方面的應用將變得更加顯而易見。應該理解的是，本文中的描述和具體實施例僅出于解釋說明的作用，而并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明，將參考附圖詳細描述用于參考的本發(fā)明的示例性實施方式，其中：

圖1示出具有液壓控制閥的氣門正時調(diào)節(jié)裝置的大致構(gòu)造的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是沿圖1中ii-ii線的主視圖；

圖3示出圖1的液壓控制閥的立體圖；

圖4示出將圖3中的閥體去除后的閥芯和彈簧；

圖5示出將圖4中的外閥芯和彈簧去除后的內(nèi)閥芯；

圖6是與圖4呈現(xiàn)不同角度的閥芯和彈簧的視圖；

圖7示出將圖6中的外閥芯和彈簧去除后的內(nèi)閥芯；

圖8示出將圖6中的內(nèi)閥芯和彈簧去除后的外閥芯；

圖9是圖4中的閥芯和彈簧的側(cè)視圖；

圖10是圖4中的閥芯沿x-x線的截面圖；

圖11是沿圖3中的液壓控制閥的xi-xi線的截面圖，示出自鎖狀態(tài)；

圖12示出圖11的液壓控制閥在提前室和延遲室中填充工作流體的填充狀態(tài)的視圖；

圖13是示出圖11的液壓控制閥的保持狀態(tài)的視圖；

圖14是示出圖11的液壓控制閥的提前控制狀態(tài)的視圖；

圖15示出圖11的液壓控制閥的延遲控制狀態(tài)的視圖；以及

圖16是氣門正時調(diào)節(jié)裝置的圖，其中用符號表示液壓控制閥。

在此描述的圖僅出于說明的目的，而并非意圖以任何方式來限制本發(fā)明的范圍。

具體實施方式

以下描述從本質(zhì)上來說僅為示例性的，而并非意圖限制本發(fā)明、其應用以及用途。應該理解，在整個附圖中，相應的附圖標記表示相同或相應的部件或特征。

接下來，將詳細描述本發(fā)明一種實施方式的內(nèi)燃機的氣門正時調(diào)節(jié)裝置和調(diào)節(jié)方法。為了更好地理解，以及便于描述，相對尺寸和位置關(guān)系，被顯示為人工組合或修改或夸大。

圖1示出本發(fā)明一個實施方式的具有液壓控制閥的氣門正時調(diào)節(jié)裝置100的大致構(gòu)造。

氣門正時調(diào)節(jié)裝置100可包括液壓控制閥的閥體2，閥體2延伸形成以便與內(nèi)燃機的凸輪軸1連接，閥體2的外周可通過鏈條或正時帶(未示出)可旋轉(zhuǎn)地與連接于曲軸3的鏈輪4相結(jié)合，盤狀的閉鎖板5一體地形成在鏈輪4內(nèi)。

閥體2可通過適配器ad結(jié)合到凸輪軸1上。閥體2的閥芯空間2a安裝在液壓控制閥8中，在液壓控制閥8中，其外周具有多個口的閥芯6通過彈簧7被彈性安裝，以便在施加控制單元(未示出)的控制信號時，轉(zhuǎn)換和控制工作流體的流動。

閥芯6由電磁閥v驅(qū)動，該電磁閥v基于控制單元的控制信號，沿著與彈簧7的彈力作用方向相反的方向移動閥芯6，參見圖16。

如圖1所示，液壓控制閥8可通過供應通道s和排出通道d連接在流體泵p與排水箱(draintank)t之間，以控制向本發(fā)明的氣門正時調(diào)節(jié)裝置100供應工作流體以及從其中排出工作流體。

在閥體2可形成通過供應管道s連接到流體泵p的流入口2a，如圖3所示，閥體2的左部用作通過排出通道d連接到排水箱t的排出口2b。

此外，在閥體2可形成分別連接提前室和延遲室的提前口2c和延遲口2d(后面會詳述)，以及與鎖定室連通的鎖定口2e(后面會詳述)。因此，鎖定口2e可布置在提前口2c和延遲口2d之間。

閥芯6與外閥芯61結(jié)合成一體，且內(nèi)閥芯62與外閥芯61結(jié)合成一體。

閥芯6被插入到閥體2的閥芯空間2a中，且閥芯6的一端通過彈簧7施加彈力，而閥芯6的另一端受限于止動件80。

在外閥芯61的外周形成由多個突起部61b分隔開的第一分配口61c、第二分配口61d和第三分配口61e，以便選擇性地與形成在閥體2上的提前口2c和延遲口2d以及鎖定口2e連通或斷開。

內(nèi)閥芯62可被結(jié)合到外閥芯61的內(nèi)部。內(nèi)閥芯62與外閥芯61分別形成與連接于工作流體泵p的閥體2的流入口2a相連接的工作流體供應通道62a，以及與連接于排水箱t的閥體2的排出口2b相連接的排出通道62b。

閥體2結(jié)合到圓柱形的殼體10上，轉(zhuǎn)子20與凸輪軸1協(xié)同工作，且被結(jié)合以便可在殼體10的內(nèi)部空間旋轉(zhuǎn)；防旋轉(zhuǎn)裝置30，通過限制轉(zhuǎn)子20相對于殼體10的旋轉(zhuǎn)而使轉(zhuǎn)子20與殼體10一同旋轉(zhuǎn)。

在殼體10的外周11上可以以預定間隔形成多個伸出的突起部12。密封槽13可沿殼體10的縱向形成在突起部12的上端部，密封件14可分別插入到密封槽13中，以形成在彼此相鄰的突起部12之間的空間15。

如圖2所示，多個葉片22可形成在轉(zhuǎn)子20的凸起部21上，與閥體2相結(jié)合以朝向殼體10的內(nèi)周11突出。密封槽23可形成在每個葉片22沿長度方向的上端部上，密封件24可被分別插入到密封槽23中，以形成在彼此相鄰的殼體10的突起部12之間的空間15中。

如圖2所示，空間15可圍繞葉片12被分隔成沿著與凸輪軸1的旋轉(zhuǎn)方向相同的箭頭b的方向(也就是，提前方向)的延遲室15a，以及沿箭頭a的方向(也就是，延遲方向)的提前室15b。

在轉(zhuǎn)子20的凸起部21上可分別形成與閥體2的提前口2c和提前室15b相連通的提前流體通道21b以供應工作流體；與閥體2的延遲口2d和延遲室15a相連通的延遲流體通道21a以供應工作流體；以及與閥體2的鎖定口2e和鎖定室(后面會描述)相連通的鎖定通道22b以供應工作流體。

因此，如果工作流體通過提前工作流體通道21b或延遲工作流體通道21a被選擇性地供應到提前室15b或延遲室15a，隨后隨著液體壓力作用在葉片12上，轉(zhuǎn)子20可以在相對于殼體10沿箭頭b方向(提前方向)旋轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)提前相位，或者相反地在沿箭頭a方向(延遲方向)旋轉(zhuǎn)時調(diào)節(jié)延遲相位，從而調(diào)節(jié)進氣門或排氣門的氣門正時。

防旋轉(zhuǎn)裝置30可用于在轉(zhuǎn)子20相對于殼體10自由旋轉(zhuǎn)且調(diào)節(jié)相位時，通過外部因素和彼此協(xié)同工作來緊急實現(xiàn)抑止或防止轉(zhuǎn)子20與殼體10之間的相對旋轉(zhuǎn)。

也就是說，如圖2所示，防旋轉(zhuǎn)裝置30可被安裝在本發(fā)明示例性實施方式的任一個葉片12上。因此，為了更好地理解和便于描述，為了與其他葉片22相區(qū)別，可將具有防旋轉(zhuǎn)裝置30的葉片22標記為22a。

如圖1或圖2所示，防旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30可包括插入在穿過葉片22a形成的裝配孔25中的鎖定銷部件40，以及形成在閉鎖板5中以與鎖定銷部件40鎖定或解鎖的多個鎖定槽50。

鎖定銷部件40可包括：上蓋41，該上蓋41關(guān)閉葉片22a的裝配孔25的一端部(圖1中的左端部)；具有中空圓筒狀的外銷43，其安裝在上蓋41的下端部，以通過外彈簧42被彈性支撐；以及內(nèi)銷45，其可滑動地結(jié)合于外銷43的內(nèi)部，并被安裝成以便通過內(nèi)彈簧44相對于上蓋41被彈性支撐。

鎖定銷部件40還可包括環(huán)形下蓋46，該環(huán)形下蓋46安裝在裝配孔25的另一端部(圖1中的右端部)，并且支撐外銷43的外周。

在葉片22a上可形成貫穿的鎖定通道22b，其將工作流體供應到安裝孔25中圍繞外銷43的鎖定室26，并將工作流體從其中排出。

形成在構(gòu)成防旋轉(zhuǎn)機構(gòu)30的閉鎖板5上的多個鎖定槽50，可被形成為具有不同直徑和深度的多個槽，并且彼此連接以面向葉片22a的裝配孔25。

還設(shè)有排出通道70，在鎖定銷部件40被鎖定時將鎖定槽50中的工作流體向外排出。如圖1和2所示，排出通道70可包括：第一排出孔71，其形成在閉鎖板5上以便連通鎖定槽50；以及第二排出孔72，其與第一排出孔71連接且穿過葉片22a，以便連接到鎖定室26。

然而，為了更好地理解，圖1和圖2所示的鎖定槽50，第一排出孔71和第二排出孔72的尺寸和相對位置，與實際裝置的尺寸或截面圖不同，它們是經(jīng)過人工組合，并且經(jīng)擴大或放大。

在閥體的工作流體流入口2a還可設(shè)有單向閥81。

在本發(fā)明的一個示例性實施方式中，在閥體2的一端部可設(shè)置向凸輪軸1施加彈力的偏置彈簧82。

在下文中，將描述本發(fā)明的一個示例性實施方式的氣門正時調(diào)節(jié)裝置的運行。

在發(fā)動機停止或者發(fā)動機起動或者發(fā)動機運行過程中不能控制發(fā)生的緊急情形下，如果氣門正時調(diào)節(jié)裝置被移動到預定位置而沒有額外控制以改善發(fā)動機起動性能，則鎖定銷部件40應該被自鎖，而不額外地控制，以便抑制或防止轉(zhuǎn)子20相對于殼體10旋轉(zhuǎn)。

在發(fā)動機停止或應被緊急停止的情況下，液壓控制閥8可在彈簧7的彈力作用下置于自鎖狀態(tài)，如圖11所示。連接到流體泵p的供應通道s的流入口2a被閉塞，且填充在提前室15b、延遲室15a和鎖定室26中的工作流體可穿過轉(zhuǎn)子20的流動通道21a、21b和22b，閥體2的口2c、2d和2e，以及內(nèi)閥芯62的排出通道62b，以沿著排出通道d被排出到排水箱t。

因此，外銷43和內(nèi)銷45在彈簧42和44的彈力作用下下降，因為工作流體的作用力被釋放，因此其下端部緊密接觸閉鎖板5的表面。

在這種情形下，負力矩(或正力矩)依次通過凸輪軸1和轉(zhuǎn)子20被傳遞到葉片22a上，使得葉片22a朝向提前方向(b方向)或延遲方向(a方向)旋轉(zhuǎn)。因此，內(nèi)銷45和外銷43在彈簧44和42的彈力作用下依次下降，以便依次被插入到鎖定槽50中。

因此，葉片22a處于不能沿延遲方向或提前方向移動的鎖定狀態(tài)。因此，鎖定銷部件40被有力地結(jié)合到閉鎖板5的鎖定槽50，使得轉(zhuǎn)子20不能相對于殼體10轉(zhuǎn)動，而是與其一起旋轉(zhuǎn)。

在自鎖操作中，填充在鎖定槽50中的一部分工作流體通過排出通道70，也就是第一和第二排出孔71和72以及鎖定室26被排出到外側(cè)，從而不作為鎖定操作的阻力。

同時，在從發(fā)動機起動經(jīng)過一段時間的預定時間后發(fā)動機怠速旋轉(zhuǎn)的情況下，液壓控制閥8可通過控制單元的控制信號被移動到圖12的填充狀態(tài)。

這就是在發(fā)動機起動初始和將工作流體填充到提前室15b和延遲室15a中的穩(wěn)定狀態(tài)。

此時，液壓控制閥8使工作流體從流體泵p通過流入口2a流入，以通過供應通道62a、第一分配口61c、提前口2c和提前流體通道21供應到提前室15b中，并通過供應通道62a、第二分配口61d、延遲口2d和延遲流體通道21a供應到延遲室15a中。

同時，在發(fā)動機起動以便正常運轉(zhuǎn)的情況下，由于進氣門或排氣門的氣門正時應被調(diào)節(jié)，因此鎖定銷部件40的鎖定狀態(tài)應被釋放。

基于該目的，液壓控制閥8在控制單元的控制信號作用下，被轉(zhuǎn)換到圖13的保持狀態(tài)。因此，通過流入口2a從流體泵p流入的工作流體，通過供應通道62a、第三分配口61e、鎖定口2e、以及鎖定通道22b被供應到鎖定室26。

因此，外銷43和內(nèi)銷45壓縮彈簧42和44，以便在供應到鎖定室26的工作流體的壓力作用下，朝向上蓋41上升到最大程度。此時，內(nèi)銷45和外銷43的下端部從閉鎖板5的表面上升。

因此，設(shè)有鎖定銷部件40的葉片22a允許轉(zhuǎn)子20相對于殼體10旋轉(zhuǎn)，因此可調(diào)節(jié)進氣門或排氣門的氣門正時。

如果液壓控制閥8在控制單元的控制信號作用下被轉(zhuǎn)換到圖14的提前控制狀態(tài)，則提前控制操作開始。

在工作流體從流體泵p被供應到鎖定室26的狀態(tài)下，通過流入口2a流入的工作流體通過第一分配口61c、提前口2c和提前流體通道21b被供應到提前室15b。此時，填充在延遲室15a中的工作流體可通過延遲流動通道21a、第二分配口61d和排出通道62b被排出到排水箱t。

因此，與通過凸輪軸1的負力矩或正力矩相對應，葉片22相對于殼體10沿提前方向(b方向)或延遲方向(a方向)自由地控制，以通過凸輪軸1調(diào)節(jié)進氣門或排氣門的氣門正時。

同時，如果液壓控制閥8在控制單元的控制信號作用下被轉(zhuǎn)換到圖15的延遲控制狀態(tài)，則開始延遲控制操作。

在工作流體從流體泵p被供應到鎖定室26的狀態(tài)下，通過流入口2a流入的工作流體，通過第二分配口61d、延遲口2d和延遲流體通道21a被供應到延遲室15a。此時，填充在提前室15b中的工作流體可通過提前流動通道21b、外閥芯61與閥體2之間的槽、以及排出口2b排出到排水箱t。

因此，與通過凸輪軸1的負力矩或正力矩相對應，葉片22相對于殼體10在提前方向(b方向)或延遲方向(a方向)上自由控制，以便通過凸輪軸1調(diào)節(jié)進氣門或排氣門的氣門正時。

參考圖16，如上所述的液壓控制閥8可被總結(jié)如下。液壓控制閥8包括：供應工作流體的流入口2a，與提前流體通道21b連通的提前口2c，與延遲流體通道21a連通的延遲口2d，與鎖定流體通道22d連通的鎖定口2e，以及排出工作流體的排出口2b；并且形成五口五位置(5-port5-position)的電磁閥，其基于閥芯6在彈簧7的彈力作用下的移動，依次從自鎖狀態(tài)到填充狀態(tài)、提前控制狀態(tài)、保持狀態(tài)、以及延遲控制狀態(tài)中進行選擇。

如上所述，在本發(fā)明的示例性實施方式中，液壓控制閥安裝在轉(zhuǎn)子中，因此可減小工作流體的損失，并且采用具有多個控制位置的液壓控制閥，以使其能夠?qū)崿F(xiàn)鎖定和解鎖操作，且具有精確響應和高可靠性地調(diào)節(jié)氣門正時，借此提高發(fā)動機性能。

盡管上面已經(jīng)出于說明的目的，對本發(fā)明的示例性實施方式進行公開說明，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應該意識到，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下還可以進行修改，添加和替換。