用于控制系统之流体供应的装置

摘要

一种用于冷却内燃发动机活塞的系统，该系统包含由所述发动机驱动的一油泵、向所述活塞喷射油的多个喷嘴，及介于所述油泵与喷嘴之间的一控制装置(2)，其中所述控制装置包含安装在与受压油泵连接的一油入口管(8)与一喷嘴供给管(10)之间的一阀门(14)，其中当油压至少等于一临界压力时，所述阀门允许油从泵流入喷嘴，且其中所述装置还包含一电磁阀(22)，通过准许受压油以阀门(14)关闭方向与关闭件(16)接触，所述电磁阀能够使阀门(14)关闭。

权利要求

1.一种用于控制一系统之受压流体源供给的控制装置，该控制装置包含要设于所述系统的一受压流体入口管（8）与一供给管（10）之间的一阀门（14），当流体压力至少等于一临界压力时，所述阀门（14）允许受压流体从所述流体源流入所述系统，阀门（14）具有一关闭件（16）及支撑在所述关闭件（16）的一第二面（16.2）上的一回复弹性装置（20），关闭件（16）的一第一面（16.1）与该第二面（16.2）相对且该第一面要接受来自受压流体的一作用力以促使阀门（14）打开，所述装置还包含要安装在一控制管（12）中的一电磁阀（22），所述控制管（12）与受压流体入口管（8）连接且将受压流体传送到关闭件（16）的第二面（16.2），所述电磁阀（22）控制关闭件（16）的第二面（16.2）与受压流体的接触，无电力时，电磁阀（22）处于关闭状态，其中所述阀门（14）包含用于为弹性装置（20）导向的一套管（26），所述套管（26）不能移动，它在关闭件（16）处在最大打开位置时还形成针对关闭件（16）的一止挡部，且套管（26）包含容纳弹性装置（20）一端的一凹槽。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述关闭件（16）为一活塞，在其第二面（16.2）中包含容纳弹性装置（20）另一端的一凹槽。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述受压流体通过套管（26）到达关闭件（16）的第二面（16.2）。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述电磁阀（22）为一比例或“开关”电磁阀。

5.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述阀门（14）包含至少一个通向由关闭件（16）的第二面（16.2）所形成的一腔室（27）的分支（32），当阀门（14）打开时，允许被限制在此腔室（27）中的流体流出，所述分支（32）要与一低压罐连接，且所述分支（32）的尺寸要使得在电磁阀（22）打开时允许所述腔室（27）中产生压力。

6.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述电磁阀（22）包含在一线圈（43）中的一可移动铁心（40）及为线圈（43）所能够产生的磁场导向的磁路，介于一磁性止挡部（45）与铁心（40）之间将铁心（40）推向线圈（43）外部的一弹性装置（46），凭借弹性装置（46）通过铁心（40）抵压在一座体（50）上的一闭合件（48），且其中当线圈（43）产生一磁场时，铁心（40）被吸引向线圈（43）内部，使闭合件（48）与座体（50）分离。

7.根据权利要求6所述的控制装置，其中所述电磁阀（22）的弹性装置（46）支撑在磁性止挡部（45）与铁心（40）的一肩部之间，铁心（40）的一部分围绕有弹性装置（46）使得在铁心（40）紧靠磁性止挡部（45）时，弹性装置（46）不会被完全压缩。

8.根据权利要求1所述的控制装置，包含一外壳（39），其中安装有阀门（14）及电磁阀（22）以形成一整体组合件，该整体组合件要被安装在包含入口管（8）、供给管（10）及控制管（12）的一机壳中。

9.一种用于冷却至少一内燃发动机活塞的系统，包含由该发动机驱动的一油泵（3）、至少一个向该活塞喷射油的喷嘴（4）、设于油泵（3）与喷嘴（4）之间的根据权利要求1所述的一控制装置（2），所述喷嘴由该油泵供给，该控制装置被安装在一发动机机体上，该发动机机体中安装有与该油泵连接的受压油入口管（8）、与该喷嘴连接的供给管（10），及与受压油入口管（8）连接的控制管（12）。

说明书

用于控制系统之流体供应的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及用于控制系统之流体供应的装置，例如，控制使内燃发动机活塞冷却的喷嘴之油供应的装置。

背景技术

[0002] 冷却喷嘴使诸如油的冷却流体能够向活塞底部喷出。

[0003] 冷却流体受压传送给喷嘴，喷嘴在此流体喷向活塞时将它汽化。用由发动机直接驱动的液压泵来实现加压。

[0004] 这样的喷嘴有两种类型：

[0005] -第一种类型的喷嘴对活塞底部持续地喷射油，而与所述发动机的运转情况无关，[0006] -第二种类型的喷嘴包含一阀门，该阀门仅在冷却流体的压力达到一特定临界值时打开。所述阀门由一活塞及一弹簧形成，其中活塞与一底座配合来阻止流体通过。因此，当所述发动机低速运转时，冷却流体的压力小于阀门打开的压力，且喷嘴无供给。当所述发动机高速运转时，冷却流体的压力增大直到超过使阀门打开的临界值为止。阀门打开，使喷嘴得到供给且冷却流体喷向活塞。只有通过减小冷却流体的压力使其再次降至临界值以下，才可中断冷却流体的供给。此临界值由汽车制造商来决定。这个值尤其可通过改变弹簧的负荷来调整。相比于第一种类型的喷嘴，此类型喷嘴的优点在于其减小了冷却流体的消耗量。

[0007] 而减少冷却流体的消耗量是一直探求的。

[0008] 因此，本发明的目的在于提供控制冷却流体之供给使流体消耗量进一步减少的装置，概括来说，本发明的目的在于提供控制系统之流体供应的装置。

发明内容

[0009] 以上目的由下述装置来达成，该装置包含在流体受到的压力高于特定压力时允许流体从流体罐流入至少一喷嘴的一阀门，及能够允许所述受压流体注入以促使所述阀门关闭的一电磁阀。

[0010] 换句话说，仅受压力控制的一单向阀门被与一电控阀门相关联，以使得不管流体压力为多大都能够关闭该单向阀门。

[0011] 借助本发明，中断流体供给尤其简单且在所有压力级别下均可实现；所以流体消耗量可减少。

[0012] 此外，此装置设计简单而可靠且可适用于所有构造。如果出现故障，流体供应仍旧继续。因此，在对喷嘴进行供给来冷却内燃发动机活塞的情况下，对活塞的冷却继续。

[0013] 本发明之主题主要为控制一系统的受压流体源供给的装置，其包含要设于所述系统的一受压流体入口管与一供给管之间的一阀门，当流体压力至少等于一临界压力时，所述阀门允许受压流体从所述流体源流入所述系统，该阀门具有一关闭件及支撑在关闭件的第二面上作回复运动的一弹性装置，关闭件的第一面与第二面相对且该第一面要接受来自受压流体的一个作用力以促使所述阀门打开，且其中所述装置还包含一电磁阀，所述电磁阀要安装在与受压流体入口管连接且将受压流体传送到关闭件的第二面的一控制管中，所述电磁阀控制关闭件的第二面与受压流体的接触，无电力时，所述电磁阀处于关闭状态。

[0014] 有利的是，所述阀门包含为弹性装置导向的一套管，其中所述套管不能移动，它在所述关闭件处在最大打开位置时还形成针对关闭件的一止挡部，且其中所述套管包含容纳弹性装置一端的一凹槽。所述关闭件可以是活塞，且在其第二面中包含容纳弹性装置另一端的一凹槽。

[0015] 受压流体例如通过套管到达关闭件的第二面。

[0016] 电磁阀例如为比例或“开关”电磁阀。

[0017] 所述阀门可包含至少一个通向由关闭件在其第二面这一侧形成的一腔室的分支，当所述阀门打开时，允许被限制在此腔室中的流体流出，所述分支要与一低压罐连接，且所述分支的尺寸使得电磁阀打开时允许所述腔室中产生压力。

[0018] 例如，电磁阀具有位于一线圈中的一可移动铁心及为线圈所能够产生的磁场导向的磁路，介于一磁性止挡部与所述铁心之间将所述铁心推向线圈外部的一弹性装置，凭借弹性装置通过所述铁心抵压在一座体上的一闭合件，且当线圈产生磁场时，所述铁心被吸引到线圈内部，使闭合件与座体分离。

[0019] 电磁阀中的弹性装置有利地被支撑在磁性止挡部与所述铁心的一肩部之间，所述铁心的一部分围绕有弹性装置使得当所述铁心紧靠所述磁性止挡部时，弹性装置不会完全压缩。

[0020] 有利的是，根据本发明的控制装置可包含一外壳，其中安装有所述阀门及电磁阀以形成一整体组合件，该整体组合件要被安装在包含入口管、供给管及控制管的一机壳中。

[0021] 本发明之主题为一种用于冷却至少一内燃发动机活塞的系统，其包含由所述发动机驱动的一油泵、至少一个向该活塞喷射油的喷嘴、设于油泵与喷嘴之间的根据本发明的一控制装置，所述喷嘴由油泵供给，所述控制装置安装在一机壳上，所述机壳中安装有与油泵连接的受压油入口管、与喷嘴连接的供给管，及与受压油入口管连接的控制管。

附图说明

[0022] 利用以下描述及所附图示，将更好地理解本发明，其中：

[0023] 图1为根据本发明的一控制装置处在对喷嘴进行供给这一位置的一示范性实施例的剖视图，

[0024] 图2A为图1之控制装置在喷嘴的供给中断阶段中的剖视图，

[0025] 图2B为图1之控制装置处在喷嘴的供给完全停止这一位置的剖视图，[0026] 图3A及3B为图1、2A及2B之控制装置的详细视图，

[0027] 图4为根据本发明的控制装置的示意图。

具体实施方式

[0028] 在以下描述中，用于说明本发明的范例将是冷却喷嘴的供给；尽管如此，本发明适用于所有使用流体且需要控制其供给的领域。

[0029] 此外，为简化起见，谈及液压冷却流体时，我们将会使用“油”一词。然而，应指出的是本发明并不限于使用油，能够降低活塞温度的任何液压流体可能都是适用的。

[0030] 在图1至图3B中，可以看到根据本发明的一控制装置的示范性实施例。

[0031] 根据本发明的控制装置2要安装在一受压油源3(在图4中用符号表示)与至少一油喷嘴4(在图4中用符号表示)之间，油喷嘴4要向一内燃发动机的多个活塞(图未示)底部喷射油。控制装置2控制若干个喷嘴的受压油供给，每个活塞对应至少一个喷嘴。

[0032] 在控制喷嘴的油供给的情况下，控制装置要安装在一发动机机体7上。

[0033] 发动机机体7具有一受压油入口管8、用于为受压油喷嘴供给的一管子10及用于对喷嘴的油供给进行中断控制的一管子12。

[0034] 油入口管8与喷嘴供给管10及控制管12连接。

[0035] 在图1中，可以看到根据本发明的控制装置2包含安装在油入口管8与喷嘴供给管10之间的油流出路径中的一阀门14，及中断或允许受压油从控制管12流入阀门14的一电磁阀22。

[0036] 电磁阀22要与一电子控制单元(图未示)连接，该电子控制单元发送命令以使电磁阀22打开或关闭。

[0037] 在图3A中，可以看到单独描绘的阀门14；其包含一可移动关闭件16、与可移动关闭件16配合的一阀座18，及与可移动关闭件16的移动方向相反的一弹性装置20。

[0038] 根据本发明，控制管12要将来自入口管8的一部分受压油传送到阀门14的可移动关闭件16的第二面16.2，第二面16.2与直接从入口管8接收油的第一面16.1相对。

[0039] 第一面16.1为打开控制面，且第二面16.2为关闭控制面。

[0040] 阀门14包含一圆柱体23，一通腔24从中穿过。通腔24包含直径较大的第一部分24.1及直径较小的第二部分24.2，它们由形成阀座18的一环形轴承连接，其中直径较小的部分24.2通向入口管8。

[0041] 当控制装置2被适当地安装在发动机机体7上时，阀体23以密封方式装配在发动机机体7的一内腔36中，其中内腔36连接入口管8及喷嘴供给管10。

[0042] 阀体23包含将通腔24与供给管10连接在一起的第一径向分支25。

[0043] 在此示范性实施例中是由一活塞形成的可移动关闭件16被安装成在直径较大的部分24.1中滑动。

[0044] 活塞第一面16.1由阀座18支撑。

[0045] 弹簧20在压缩情况下被安装在活塞16的第二面16.2与阀体23之间。

[0046] 在所描绘的范例中，一导向元件26被装配在通腔24中，它由装在通腔24中不能移动，例如强行安装在通腔24中的一套管形成。套管26包含容纳弹簧20一端的一轴向凹槽28，固持弹簧20。

[0047] 活塞16还有利地包含用于容纳弹簧20的一端的一中心凹槽29，进一步固持弹簧20。

[0048] 套管26的基部包含一轴向分支30，允许油从控制管12流到活塞16。

[0049] 有利的是，套管26形成一活塞打开止挡部，使活塞的最大冲程能够易于调整。除此之外，活塞16与套管26之间的弹簧20的安装结构使弹簧20的压缩度受限，从而减小了弹簧损坏的风险。

[0050] 阀门14通常是关闭的，即当油压低于临界压力时阀门14是关闭的。在此情况下，活塞16支撑在阀座18上且阻止喷嘴供给。在此构型中，活塞16与套管26因弹簧20而分离。

[0051] 阀体23包含第二径向分支32，该第二径向分支32在由活塞16及套管26形成的一腔室27处通向通腔24。该第二分支32形成一出口，当活塞16朝套管26的方向在通腔24中移动时，其将腔室27中的所有油排空。该径向分支32与图4中所描绘的一低压罐33连接，这样在电磁阀22关闭时，腔室27中的油压不会阻挠活塞16移动。

[0052] 阀门14被装配在通腔26中使得第一径向分支25与供给管10相对，且第二径向分支32与在发动机机体7中构成的一出口管38相对。

[0053] 在一有利的变化实施例中，在阀体23的外围上设有环形凹槽，阀体23中分别开设有径向分支25及32，其中，无论径向分支的方向如何，这些凹槽都允许油分别流到供给管10及出口管38中。此实施例有助于促成装配，这是因为在将控制装置装入发动机机体7期间不再需要阀体相对于发动机机体7的管子10及38精准定向。

[0054] 现在我们将详细地描述电磁阀22。

[0055] 所述电磁阀例如为二位二通类型。所述电磁阀可能为比例型或“开关”型。

[0056] 电磁阀22装在一外壳39中。

[0057] 在图3B中，控制所述电磁阀打开及关闭的电磁体被单独描绘出来。

[0058] 电磁体包含形成磁质且以非固定方式安装在一线圈43中的一铁心40，且在有电流穿过时能够产生磁场。所述线圈装在外壳39的一壳体42中。

[0059] 外壳39有利地由一种软性铁磁材料制成，它传送由线圈43产生的磁场，与可移动铁心40一起形成磁路。一磁性止挡部45被安装在线圈43的一端上以闭合所述磁路。有利的是，塑料包胶模(over-moulding)应用在线圈43及磁性止挡部45周围，使它们能够易于固定，且便于将它们安装到外壳39中。

[0060] 一弹性装置46在所描绘范例中为一螺旋形弹簧，它在压缩的情况下被安装在铁心40与磁性止挡部45之间，趋向于将铁心40向壳体42的外部推。

[0061] 有利的是，铁心40包含一肩部49，弹簧46的一端支撑在其上；因此弹簧46围绕铁心40的一部分。当铁心40在磁场的作用下往回移动时，其紧靠磁性止挡部45。首先，此止挡部限制了铁心40的冲程，其次，这防止弹簧46被完全压缩；此构造降低了弹簧损坏的风险。

[0062] 当线圈43产生磁场时，铁心40逆着由弹簧46施加的作用力被吸引到线圈内部靠在磁性止挡部45上。

[0063] 控制管12经由一管子54在外壳39中延伸。

[0064] 电磁阀22还包含一闭合件48，在所描绘范例中由能够支撑在座体50上的一球体形成。球体48的位置由铁心40通过连接球体48及铁心40的一杆52来决定。应理解的是此范例绝非具有限制性，且每种类型的电磁阀可能都是适用的。

[0065] 座体50形成于管子54中直径较大的部分54.1与直径较小的部分54.2之间，而球体48被安置在直径较大的部分54.1中。

[0066] 控制管12凭借与套管的轴向分支30相对的一径向分支56在管子54中直径较大的部分54.1所在区域处连接到阀门之通腔24，其中径向分支56在油流出的方向上比球体48更向前。

[0067] 电磁阀，尤其是球体48、弹簧46及通道被制作成需要的尺寸使得无论油压多大，球体48都保持抵靠着座体50，直到下达一打开命令为止。

[0068] 电磁阀的外壳39以密封方式被安装到发动机机体7上；更具体来说，对控制管12与管子54之间的连接区域及对轴向分支30与径向分支56之间的连接区域实施密封处理。

[0069] 此外，还在电磁体与外壳39之间实施密封处理以防止来自控制管12的油漏出。

[0070] 在一种尤其有利的方式中，阀门14、电磁阀22及外壳39作为一整体组合件来制造，其加装到发动机机体7中，例如通过螺钉或任何其他系统装到发动机机体7上。

[0071] 为此，所述阀门可装到外壳39中，例如，通过将阀体23的一端强装到一个在外壳39中形成且径向分支56所通向的通腔58中来实现。通过这种方式，产生一集成的组合件，它易于安装到发动机机体7。

[0072] 现在我们将说明根据本发明的控制装置的运转。

[0073] 受压油流到入口管8及控制管12中。活塞16的第一面16.1承受油压。当油压低于临界压力时，阀门14保持关闭且喷嘴未得到供给(处于未描绘出来的位置)。喷嘴未耗用流体且因此借由管子11延伸的管子10中的流体仍能用于其它用途。

[0074] 若无电流施加给线圈43，则由于弹簧46对铁心40施加的作用力，电磁阀22的球体48被按压到座体50上。因此电磁阀22关闭直到一打开命令发送至它为止；因此电磁阀22堵住了控制管12且隔离活塞16的第二面16.2；因此，这一面16.2“未经受”任何压力。
要记住腔室27与一低压罐连接。

[0075] 从图1中可以看出，当油压达到临界压力时，活塞16朝套管26所在方向抵着弹簧20移动；活塞16的第一面16.1与其阀座18分离且允许油流向喷嘴，喷嘴进而得到供给。
容装在活塞16与套管26之间的腔室27中的油通过与一低压区连接的第二径向分支32排空。

[0076] 当油压低于临界压力时，或在向电磁阀22下达一命令之后，阀门14再次关闭。

[0077] 当想中止对喷嘴的供给时，由控制单元下达打开电磁阀22的命令，电流穿过线圈43而产生磁场，趋于使铁心移向壳体42内部抵住按压在磁性止挡部45的弹簧46上。杆52不再对球体48施加任何作用力，在处于电磁阀上游的控制管12中的油压的作用下，球体48与其座体50分离，就像可从图2A中看到的。油进而流到径向分支56中，接着流到轴向分支30中，穿过套管26，填充套管26与活塞16之间的腔室27，且在与阀门14的弹簧20相同的方向上对活塞16的第二面16.2施加作用力。活塞16进而朝阀座18所在方向移动。
在图2A中，可以看到关闭件16朝其阀座18所在方向移动。

[0078] 关闭件滑动直到其紧靠阀座18为止(图2B)。阀门14进而关闭且喷嘴不再得到供给。

[0079] 分支的直径，尤其是第二径向分支32的直径，被限定成不使漏出物过多，漏出物过多会阻碍腔室27中的压力增大，且会阻碍来自控制管12的油作用于活塞16的第二面16.2。分支32的直径还被限定成对装在腔室27中的油而言漏出物要足够多而不阻挠阀门
14打开。

[0080] 当电磁阀关闭时，容装在腔室27中的油通过径向分支32排空。若仍能满足压力条件，则所述阀门再次打开；否则保持关闭状态。

[0081] 根据本发明的控制装置允许对喷嘴的供给以简单的方式被准许或中断。有利的是，它由所述阀门、电磁阀及外壳39形成，以易于处理的组合件的方式进行制造。

[0082] 除此之外，此闭合动作非常迅速，且在所有压力下均可行。因此，这是一种用途广泛的装置。其使耗油量减小；进而可减小油泵容量。由于油泵由所述发动机直接驱动，故燃料消耗量可减少。

[0083] 应理解的是图1、2A及2B图中的电磁阀及阀门的相对位置完全是非限定性的，其他位置可能均是适用的，这给予装置制造极大的自由。

[0084] 应理解的是以组合件的形式加装到发动机机体中的一实施例并无环境约束，且所有其他构造也可被构思出来。

[0085] 除此之外，此装置还几乎不需要电力即可运转，这对汽车而言尤其有利。由于电磁体的尺寸可能较小，故使电磁阀运转所需电力也较小。

[0086] 此控制装置适应性特别强且在制造时可将关闭要求、阻碍物及施加的生产成本纳入考虑范围。

[0087] 除此之外，此装置还极其安全，即使是在降级模式中运转也是安全的。事实上，即便电磁阀22出现故障，球体48仍旧抵靠着座体50。实际上，仅阀门14的关闭件16的第一面16.1承受油压。油像在传统装置中一样供给且因此活塞始终被冷却。

[0088] 在图4中可以看到本发明的一示意图，包含油入口管8、喷嘴供给管10及控制管12、油入口管8与供给管之间的阀门14及控制管12与阀门14之间的电磁阀22。箭头指示流体流出方向。

[0089] 应理解的是根据本发明的控制装置并不限于用于冷却内燃发动机活塞的喷嘴供给，而是适用于想以简单的方式来控制液压或气动流体供给的所有系统。