液压控制单元、气门桥及发动机的制作方法

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种液压控制单元、气门桥及发动机。

背景技术：

气门的作用是专门负责向发动机内输入空气并排出燃烧后的废气。从发动机结构上，分为进气门和排气门。进气门的作用是将空气吸入发动机内，与燃料混合燃烧；排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。气门及气门座除承受高温燃气的腐蚀外，还要承受气缸内爆发压力的冲击。

对于四气门发动机，气门由安装于气门顶端的气门桥传递摇臂的力进行驱动，保证同时打开同名气门。对于发动机来讲，高转速需要吸入更多的空气提高动力性(提高气门升程)，低速可以降低气门升程，少吸入气体，提高经济性，即发动机工作根据不同的工况对气门升程的需求是不同的，可变气门升程技术应运而生。

如图1所示，图1为现有技术中气门桥集成单向阀的结构示意图。活塞2`安装在气门桥的门桥1`内，由定位销4`对上下滑移进行限位，活塞2`顶部由弹簧3`支撑，弹簧3`的安装腔内由螺钉6`封堵钢球5`构成单向阀结构。活塞2`下方的安装气门。当气门受到一定的气道的压力波会突然被打开，这时活塞2`跟随向下运动，活塞2`上方的容积增大，液压油便会打开单向阀进入活塞2`上方，建立液压刚性连接，气门始终保持打开的位置，这样缸内的气体随之排出，实现缸内制动。该种结构的气门桥内的活塞受外界环境影响被动运动，且无法实现气门升程可变。

因此，如何实现对活塞油路压力的可变控制，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种液压控制单元，以实现对活塞油路压力的可变控制；本发明还设置一种发动机和气门桥。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种液压控制单元，包括阀体，所述阀体内开设有油路切换通道，所述阀体的顶部开设有连通至所述油路切换通道的第一进油孔；

所述油路切换通道底部架撑有弹簧座，架装于所述弹簧座上的第一压缩弹簧和架撑于所述第一压缩弹簧顶部的阀芯；

所述阀芯包括滑动布置于所述油路切换通道内的柱塞，所述柱塞的顶部开设有连通所述第一进油孔的第二进油孔，所述柱塞的内部设置有与所述第二进油孔封堵配合的阀球和阀球弹簧；

所述柱塞的侧壁开设有连通所述阀球封堵通道的第三进油孔，所述阀体上开设有连通所述油路切换通道的第一排油通道，所述弹簧座上开设有连通所述油路切换通道的第二排油通道；

所述柱塞包括上移导通所述第一排油通道和所述第二排油通道的排油上止点，和下移导通所述第三进油孔和所述第一排油通道的进油下止点。

优选地，在上述液压控制单元中，所述柱塞内设置有阀球滑移通道，所述阀球滑移通道内设置有架撑所述阀球弹簧和所述阀球的阀球座。

优选地，在上述液压控制单元中，所述阀球座的顶部开设有容置所述阀球弹簧，并对所述阀球弹簧的伸缩进行导向的弹簧伸缩孔，所述弹簧伸缩孔的阀球支撑端开设有对所述阀球的升降进行限位的渐扩限位口。

优选地，在上述液压控制单元中，所述阀球座的底部和所述弹簧座的支撑端均伸出有卡装于所述第一压缩弹簧内圈的限位凸台。

优选地，在上述液压控制单元中，所述油路切换通道安装端的内壁设置有架撑所述弹簧座的挡圈，所述第二排油通道开设于所述弹簧座的中部。

优选地，在上述液压控制单元中，所述柱塞的顶部开设有与所述第二进油孔连通的十字形油槽。

一种气门桥，包括气门桥本体和设置于所述气门桥本体内的气门桥活塞，所述气门桥本体内还设置有如上任一项所述的液压控制单元，所述第一排油通道连通至所述气门桥活塞的活塞弹簧容置腔连通。

优选地，在上述气门桥中，所述气门桥活塞包括分别设置于所述气门桥本体两端的第一活塞和第二活塞，所述第一排油通道连通所述第一活塞和所述第二活塞；

所述液压控制单元设置于所述气门桥本体的中部，所述第三进油孔贯穿所述柱塞的径向。

优选地，在上述气门桥中，所述第一排油通道为贯穿所述气门桥本体长度方向的排油通孔，所述排油通孔的两端均设置有对其进行封堵的钢球。

一种发动机，其内设置有对气门进行控制的气门桥，所述气门桥为如上任意一项所述的气门桥；

还包括与所述气门桥的第一进油孔连通的进油管路，和与所述第二排油通道连通的排油管路。

本发明提供的液压控制单元，包括阀体，阀体内开设有油路切换通道，阀体的顶部开设有连通至油路切换通道的第一进油孔；油路切换通道底部架撑有弹簧座，架装于弹簧座上的第一压缩弹簧和架撑于第一压缩弹簧顶部的阀芯。阀芯位于阀体内，通过压缩第一压缩弹簧上下滑移，阀体顶部开设第一进油孔，油液提供对阀芯顶部的油压，推动阀芯下移，阀芯由油路切换通道的底部装入，由弹簧座进行封堵和支撑。

阀芯包括滑动布置于油路切换通道内的柱塞，柱塞的顶部开设有连通第一进油孔的第二进油孔，柱塞的内部设置有与第二进油孔封堵配合的阀球和阀球弹簧；阀芯由柱塞与油路切换通道的内壁滑移配合，柱塞内设置阀球和阀球弹簧结构，通过其顶部开设的第二进油孔，形成单向阀结构。

柱塞的侧壁开设有连通阀球封堵通道的第三进油孔，阀体上开设有连通油路切换通道的第一排油通道，弹簧座上开设有连通油路切换通道的第二排油通道。柱塞的侧壁设置第三进油孔，柱塞在油路切换通道内滑移，当第三进油孔由油路切换通道的内壁封堵时，油液填充于第一进油孔、第二进油孔和第三进油孔内。弹簧座上开设连通第二排油通道，将阀体内的液压油排出。

柱塞包括上移导通第一排油通道和第二排油通道的排油上止点，和下移导通第三进油孔和第一排油通道的进油下止点。柱塞由阀体顶部第一进油孔输送的液压油提供压缩动力，柱塞压缩第一压缩弹簧下移，其顶部油压失压后，第一压缩弹簧推动柱塞上移。柱塞处于排油上止点时，设置第一排油通道连通至柱塞的底部，此时第一排油通道内油液由柱塞底部流入第二排油通道排出。柱塞下移时，柱塞的侧壁对第一排油通道进行封堵，当柱塞下移至第三进油孔与第一排油通道导通时，柱塞顶部油液推动阀球下移，油液进入第一排油通道，增大其内油压，油压消失后，第一压缩弹簧推动柱塞上移，第一排油通道和第二排油通道内油压回复一致。阀体内部由阀芯和阀芯内阀球结构形成双层单向阀结构，可通过阀体第一进油孔和第二排油通道两端的油压控制，实现第一排油通道内不同油压的切换，实现对驱动结构的不同压力的可变切换。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中气门桥集成单向阀的结构示意图；

图2为本发明提供的气门桥集成液压控制单元的结构示意图；

图3为图2中气门桥的内部油路结构的剖视图；

图4为图2中阀芯的结构剖视图；

图5为图4中柱塞的结构剖视图；

图6为图5中柱塞的顶部结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种液压控制单元，实现了对活塞油路压力的可变控制；本发明还设置一种发动机和气门桥。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图2-图6所示，图2为本发明提供的气门桥集成液压控制单元的结构示意图；图3为图2中气门桥的内部油路结构的剖视图；图4为图2中阀芯的结构剖视图；图5为图4中柱塞的结构剖视图；图6为图5中柱塞的顶部结构示意图。

本发明提供了一种液压控制单元，包括阀体1，阀体1内开设有油路切换通道102，阀体1的顶部开设有连通至油路切换通道102的第一进油孔101；油路切换通道102底部架撑有弹簧座8，架装于弹簧座8上的第一压缩弹簧6和架撑于第一压缩弹簧6顶部的阀芯2。阀芯2位于阀体1内，通过压缩第一压缩弹簧6上下滑移，阀体1顶部开设第一进油孔101，油液提供对阀芯2顶部的油压，推动阀芯2下移，阀芯2由油路切换通道102的底部装入，由弹簧座8进行封堵和支撑。

阀芯2包括滑动布置于油路切换通道102内的柱塞201，柱塞201的顶部开设有连通第一进油孔101的第二进油孔211，柱塞201的内部设置有与第二进油孔211封堵配合的阀球202和阀球弹簧203；阀芯2由柱塞201与油路切换通道102的内壁滑移配合，柱塞201内设置阀球202和阀球弹簧203结构，通过其顶部开设的第二进油孔211，形成单向阀结构。

柱塞201的侧壁开设有连通阀球封堵通道的第三进油孔213，阀体1上开设有连通油路切换通道102的第一排油通道104，弹簧座8上开设有连通油路切换通道102的第二排油通道。柱塞201的侧壁设置第三进油孔213，柱塞201在油路切换通道102内滑移，当第三进油孔213由油路切换通道102的内壁封堵时，油液填充于第一进油孔101、第二进油孔211和第三进油孔213。弹簧座8上开设连通第二排油通道，将阀体1内的油液排出。

柱塞201包括上移导通第一排油通道104和第二排油通道的排油上止点，和下移导通第三进油孔213和第一排油通道104的进油下止点。柱塞201由阀体1顶部第一进油孔211输送的油液提供压缩动力，柱塞201压缩第一压缩弹簧6下移，其顶部油压失压后，第一压缩弹簧6推动柱塞201上移。柱塞201处于排油上止点时，设置第一排油通道104连通至柱塞201的底部，此时第一排油通道104内油液由柱塞201底部流入第二排油通道排出。柱塞201下移时，柱塞201的侧壁对第一排油通道104进行封堵，当柱塞201下移至第三进油孔213与第一排油通道104导通时，柱塞201顶部油液推动阀球202下移，油液进入第一排油通道104，增大其内油压，油压消失后，第一压缩弹簧6推动柱塞201上移，第一排油通道104和第二排油通道内油压回复一致。阀体1内部由阀芯2和阀芯2内阀球202结构形成双层单向阀结构，可通过阀体1第一进油孔101和第二排油通道两端的油压控制，实现第一排油通道104内不同油压的切换，实现对驱动结构的不同压力的可变切换。

在本案一具体实施例中，柱塞201内设置有阀球滑移通道212，阀球滑移通道212内设置有架撑阀球弹簧203和阀球202的阀球座204。阀球202由阀球弹簧203支撑，在柱塞201内形成对第二进油孔211封堵的单向阀结构。柱塞201内开设阀球滑移通道212，阀球202和阀球弹簧203由阀球座204支撑。阀球座204安装于柱塞201的阀球滑移通道212内，为保证结构稳定，二者可通道螺纹结构连接，阀球座204由柱塞201底部装入阀球滑移通道212内，阀球滑移通道212内开设为螺纹孔，保证阀球座204连接结构的稳定性和密封性。

在本案一具体实施例中，阀球座204的顶部开设有容置阀球弹簧203，并对阀球弹簧203的伸缩进行导向的弹簧伸缩孔205，弹簧伸缩孔205的阀球支撑端开设有对阀球202的升降进行限位的渐扩限位口206。柱塞201内部结构空间较小，为保证阀球202在柱塞201内滑移方向的稳定，并对第二进油孔211有效密封，在阀球座204的顶部开设弹簧伸缩孔205，其孔径与阀球弹簧203间隙配合，从而有效避免阀球202对阀球弹簧203挤压造成阀球弹簧203倾斜。同时，为了避免阀球202受第二进油孔211内输入油液冲击与阀球滑移通道212的内壁贴合，影响油液由第三进油孔213排出，在阀球座204的顶部开设与弹簧伸缩孔205同轴布置的渐扩限位口206，使得弹簧伸缩孔205的端部呈喇叭口结构，通过合理设计阀球202的滑移距离，阀球下移时直接落入到渐扩限位口206内，使得油液可顺利充满阀球滑移通道212。

在本案一具体实施例中，阀球座204的底部和弹簧座8的支撑端均伸出有卡装于第一压缩弹簧6内圈的限位凸台。第一压缩弹簧6支撑阀芯2，推动阀芯2上下滑移，其底部由弹簧座8支撑，其顶部与阀球座204相抵。在阀球座204的底部和弹簧座8的支撑端均设置凸起结构的限位凸台，限位凸台伸入第一压缩弹簧6的内圈，与第一压缩弹簧6形成卡装限位结构，从而提高第一压缩弹簧6压缩结构稳定性。

在本案一具体实施例中，油路切换通道102安装端的内壁设置有架撑弹簧座的挡圈7，第二排油通道开设于弹簧座8的中部。弹簧座8由油路切换通道102的底部装入，需保证其对阀芯2的稳定支撑。在油路切换通道102的安装端开设环形槽103，设置挡圈7卡装于环形槽103内，由挡圈7对弹簧座8进行支撑。挡圈7结构对弹簧座8的边缘进行架撑，将第二排油通道开设于弹簧座8的中部，避免与弹簧座8的支撑结构产生干涉，保证弹簧座8边缘的支撑强度。

在本案一具体实施例中，柱塞201的顶部开设有与第二进油孔211连通的十字形油槽215。阀芯2的柱塞结构，通过阀体1顶部第一进油孔211输入的油液挤压柱塞201的顶部，推动阀芯2下移。为了避免阀芯2顶部与油路切换通道102的顶壁粘连增大柱塞201的推动难度，在柱塞201顶部开设十字形油槽102，由第一进油孔101输入的油液填充到十字形油槽215内后，增大了油液与柱塞201顶部的接触区域，降低推动难度。

需说明的是，液压控制单元应用于气门桥，气门桥本体即为液压控制单元的阀体，以下将气门桥本体采用与阀体相同的标号进行说明，不再重复标记。

基于上述液压控制单元，本发明还提供了一种气门桥，包括气门桥本体1和设置于气门桥本体1内的气门桥活塞5，气门桥本体1内还设置有如上所述的液压控制单元，第一排油通道104连通至气门桥活塞5的活塞弹簧4容置腔连通。

气门桥通过推动气门桥活塞5实现对气门行程的可变控制。将液压控制单元设置于气门桥本体1内，并将第一排油通道104与气门桥活塞5连通。当液压控制单元的柱塞201下移，控制高压油液由气门桥本体1顶部送入第一进油孔101，油液推动柱塞201下移直至第三进油孔213与第一排油通道104连通，高压油液经第二进油孔211和第三进油孔213送入第一排油通道104，高压油液填充到气门桥活塞5顶部的活塞弹簧容置腔105内，推动气门桥活塞5下移，气门行程变长。在实际应用中，通入第一排油通道104内的油压不会大于气门杆弹簧的弹力，气门桥上方预留有气门间隙，推动气门桥活塞5下移体现在发动机内为推动气门桥上浮。

在高压油液停止供液后，第一压缩弹簧6推动柱塞201上移，直至第一排油通道104和第二排油通道导通后，高压油液由第二排油通道导出，气门桥活塞5被驱动回复至初始位置，气门行程变短。通过将液压控制单元与气门桥的整合，使得气门桥活塞5的行程可变，实现缸内制动。同时气门行程的变化由液压控制单元主动控制，避免外部环境变化对气门工作硬性，提高工作稳定性。

在本案一具体实施例中，气门桥活塞5包括分别设置于气门桥本体两端的第一活塞和第二活塞，第一排油通道104连通第一活塞和所述第二活塞；液压控制单元设置于气门桥本体1的中部，第三进油孔213贯穿柱塞201的径向。

对于四气门发动机，气门桥通过摇臂驱动，可同时打开两个同名气门。本实施例中提供的气门桥为应用于四气门发动机的气门桥，气门桥包括位于其长度方向两端的第一活塞和第二活塞，通过驱动气门桥的中部带动起动作。为了便于油路布置，将液压控制单元设置于气门桥本体1的中部，因此第三进油孔213需要同时提供传递至气门桥长度方向两端的油液，第一排油通道104贯穿气门桥的长度方向，将第三进油孔213设置为沿柱塞201径向开设并连通阀球滑移通道212的通孔，实现对气门桥同时进行两个方向油液的输送。

在本实施中，第一排油通道104为贯穿气门桥本体1长度方向的排油通孔，排油通孔的两端均设置有对其进行封堵的钢球3。将第一排油通道104贯穿气门桥本体1的长度方向，为排油通孔结构，降低加工难度。排油通孔的两端通过钢球封堵，排油通孔的中部围成输送油液的第一排油通道。

基于上述实施例中提供的气门桥，本发明还提供了一种发动机，其内设置有对气门进行控制的气门桥，该发动机上设有的气门桥为上述实施例中提供的气门桥。发动机内设置与气门桥的第一进油孔连通的进油管路，和与第二排油通道连通的排油管路，在需要增大气门行程时，提高进油管路内足够的油压，反之，关闭进油，油液由排油管路排出。

由于发动机工作时，通过气门桥内液压控制单元控制气门桥活塞行程变化，其具体工作过程受发动机工作状态直接影响。

具体为，发动机低速时，气门桥内无油液流入，气门桥内部和气门刚性连接。

当发送机转速超过设定值，气门桥进油管路开启，高压油液由第一进油孔101通入，十字形油槽215内油压大于第一压缩弹簧6的弹力，推动液压控制单元下移，此时阀球202已在油压作用落于阀球座204上，高压油液填充于阀球滑移通道212内。

当液压控制单元下移至第三进油孔213与第一排油通道104导通时，高压油液流入到气门桥活塞5上方，由于油压作用，并且气门桥上方与摇臂之间留有一定的气门间隙，气门桥推动气门桥活塞动作，气门桥会带动液压控制单元上浮，补偿气门间隙，此时气门桥的高度变大，间接增大了气门升程。

气门桥内部油压稳定后，阀球202在内部油压作用下，由阀球弹簧203推动回位，关闭第二进油孔211。

当进油管路关闭，液压控制单元的阀芯2顶部压力消失，第一压缩弹簧6推动阀芯2上移，直至第一排油通道104和第二排油通道连通，油液排出，气门桥下沉，气门桥活塞回复至原始位置。

由于该发动机采用了上述实施例的气门桥，所以该发动机由气门桥带来的有益效果请参考上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。