用于可变凸轮正时装置的方法和系统的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于操作具有可变凸轮正时(VCT)的发动机的方法。
【背景技术】
[0002]内燃发动机可使用可变凸轮正时(VCT)以改善车辆的燃料经济性和排放性能。VCT装置可包括受电机致动的滑阀控制的叶片式凸轮相位器。滑阀可引导液压液体(诸如油)从叶片的一侧流到另一侧，诸如从延迟侧到提前侧。VCT装置可包括将叶片的一侧连接到另一侧的多于一个油路，可引导液压液体流过油路。相位器可以是油压力致动的，其中相位器的致动依赖于在回路中的油压力。可替代地，相位器可以是凸轮扭矩致动的，其中相位器的致动依赖于在凸轮致动期间生成的扭矩。
[0003]Smith等人在US 8，356，583中示出凸轮扭矩致动的VCT相位器的一个示例。在其中，VCT装置在中间位置(在此也称为中间锁定位置)被配置有液压启动的锁定销。常规VCT装置可包括在相位器范围的一端处的锁定销。Smith的VCT装置还采用两个独立的油路，在此称为定相回路和制动回路。在Smith的中间锁定VCT相位器中，相位器的转子组件中包括导向阀，并且该导向阀可从第一位置移动到第二位置。当导向阀处于第一位置时，阻挡液压液体流过导向阀。当导向阀处于第二位置时，允许液压液体通过导向阀和共用管路在来自提前室的制动管路与来自延迟室的制动管路之间流动，使得转子组件被移动到中间相位角位置并且相对于壳体组件保持在该中间相位角位置。当VCT相位器处于或靠近中间位置时，与提前室或延迟室连通的制动管路被阻塞。滑阀具有三个操作区域，即按照指定顺序的制动或自动锁定区域、延迟区域和提前区域。具体地，当命令滑阀到延迟区域或提前区域时，导向阀处于第一位置，并且阻挡液体流过制动回路管路。另外，液体可经由定相回路管路从叶片的一侧流到另一侧。当命令滑阀到制动区域(detent reg1n)时，导向阀处于第二位置，并且液体从提前室或延迟室自由地流过制动管路和导向阀，并且通过共用液体管路流入相对的腔室。另外，阻挡液体流过定相回路管路。
[0004]然而，发明人在此已经认识到使用此类VCT系统的潜在问题。如果凸轮相位器在锁定销被接合的情况下被保持在中间锁定位置，并且发动机控制器命令凸轮相位器调节到新位置，则在试图在锁定销从相位器完全脱离之前致动凸轮相位器的情况下，锁定销可在锁定销壳体中变得被侧加载。这种情形可防止定相请求的执行或使其严重延时，这可导致发动机性能劣化。另外，过度的应力可被引入到锁定机械。
【发明内容】
[0005]在一个示例中，上述问题可通过一种方法得到解决，该方法包括:响应于用于使凸轮扭矩致动的可变凸轮正时相位器从锁定位置定相的命令，使滑阀从制动区域跳转到无效区域以外；并且使滑阀斜变(ramping)通过无效区域，同时监测远离锁定位置的凸轮正时移动。这样，锁定销可以在凸轮相位器的位置被改变之前可靠地脱离，从而减少锁定销的侧加载。
[0006]作为示例，当在锁定销被接合的情况下VCT装置的凸轮相位器被保持在中间锁定位置时，发动机控制器可将相位调节命令到提前位置。响应于相位调节命令，可控制滑阀的螺线管占空比以减少相位器致动，同时锁定销脱离。具体地，由于期望相位位置为提前位置，所以占空比可首先从自动锁定区域跳转到从无效区域稍微延迟的位置。然后，占空比可通过无效区域朝向提前区域缓慢地向上斜变。斜变可继续直到检测到定相运动，定相运动指示锁定销的释放。
[0007]这样，仅当在占空比正命令最小量的相位调节(如果有任何量的话)时，凸轮相位器的锁定销可脱离。另外，确保锁定销在占空比重新开始正常定相操作之前脱离。因此，实现锁定销的可靠脱离并且减少在脱离期间由于相位调节造成的侧加载。总的来说，气门正时控制被改善。
[0008]应该理解，提供上述
【发明内容】
是为了以简化形式引入所选概念，这些概念将在【具体实施方式】中被进一步描述。这并非意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，其保护范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]图1示出包括可变凸轮正时装置的发动机系统。
[0010]图2示出发动机油润滑系统的方框图。
[0011]图3示出示例VCT相位器系统。
[0012]图4示出用于发送VCT相位器命令以基于发动机工况调节凸轮正时的高级别流程图。
[0013]图5描绘经由对滑阀占空比命令的调节来调节凸轮位置的示例方法。
[0014]图6描绘在发动机关闭之前将凸轮相位器调节到确定位置的示例方法。
[0015]图7A-图7B描绘用于确定是否将凸轮相位器在锁定销被接合或脱离的情况下保持在锁定位置的示例方法。
[0016]图7C示出响应于减小的系统油压力的滑阀命令调节的示例。
[0017]图8A描绘用于响应于凸轮相位器解锁命令选择如何移动滑阀离开阀门的制动区域的示例方法。
[0018]图SB描绘使用对滑阀位置的预先定位调节来稳健地解锁凸轮相位器的示例。
[0019]图9描绘用于通过在凸轮轴扭转脉冲期间或之间将滑阀选择性移动到制动区域而锁定凸轮相位器的示例方法。
[0020]图1OA-图1OB描绘在相位器定位上的凸轮轴扭转脉冲的效果。
[0021]图11-图12描绘在凸轮轴延迟扭转脉冲期间或之间滑阀运动到制动区域的预示性示例。
[0022]图13描绘用于适时映射VCT相位器滑阀的禁飞区的方法。
[0023]图14描绘滑阀禁飞区的示例映射和滑阀禁飞区的边界的自适应获悉。
[0024]图15描绘用于响应于峰到峰凸轮扭矩幅值的变化指示VCT相位器的制动回路的劣化的示例方法。
【具体实施方式】
[0025]以下描述涉及用于控制车辆的发动机的系统和方法，该发动机具有可变汽缸气门系统，诸如图1-图3的可变凸轮正时(VCT)。发动机控制器可经配置以调节命令到VCT相位器的滑阀的占空比以调节相位器位置，如在图4-图6处所讨论的。在解锁并且移动相位器时的状况期间，控制器可选择用于稳健地解锁相位器的方法，同时减小定相误差，诸如在图7A-图7C和图8A-图SB处所描绘的。控制器可同样调节滑阀命令以能够将相位器准确锁定在一位置中，如在图9-图12处所讨论的。控制器还可间歇性地映射滑阀以便自适应获悉滑阀区域并且相应地更新用于相位器定位的占空比命令，如在图13-图14处所详述的。更进一步，控制器可使用凸轮轴扭转变化以及时识别VCT系统劣化，并且相应地执行缓和操作，如在图15处所讨论的。这样，可减小定相误差并且改善发动机性能和排气排放。
[0026]图1描绘内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。图1示出发动机10可接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数，以及经由输入装置192来自车辆操作员190的输入。在该实例中，输入装置192包括加速器踏板和踏板位置传感器194，踏板位置传感器194用于生成成比例的踏板位置信号PP。
[0027]发动机10的汽缸(在此也称为“燃烧室”)30可包括燃烧室壁32，其中活塞36定位在燃烧室壁30中。活塞36可被联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由变速器系统被联接到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可经由飞轮被联接到曲轴40以启用发动机10的起动操作。曲轴40被联接到油栗208 (图2)以加压发动机油润滑系统200 (曲轴40到油栗208的联接未示出)。壳体136经由正时链条或带(未示出)被液压地联接到曲轴40。
[0028]汽缸30能够经由进气歧管或空气通道44接收进气空气。除汽缸30以外，进气空气通道44能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。可沿着发动机的进气通道提供包括节流板62的节气门系统，以改变提供给发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。在该特定示例中，节流板62被联接到电动马达94，使得椭圆形节流板62的位置通过控制器12经由电动马达94进行控制。这种配置可被称为电子节气门控制(ETC)，电子节气门控制也能够在怠速控制期间被采用。
[0029]燃烧室30被示为经由各自的进气门52a和52b (未示出)与排气门54a和54b (未示出)与进气歧管44和排气歧管48连通。因此，尽管可使用每个汽缸四个气门，但在另一个示例中，也可使用每个汽缸单个进气门和单个排气门。在另一个示例中，可使用每个汽缸两个进气门和一个排气门。
[0030]除汽缸30以外，排气歧管48能够接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器76被示出为联接到催化转化器70的上游的排气歧管48 (其中传感器76能够对应各种不同的传感器)。例如，传感器76可以为用于提供排气空燃比指示的许多已知传感器中的任何一种，诸如线性氧传感器、UEG0、双态氧传感器、EGO、HEG0、或者HC或CO传感器。排放控制装置72被示出为定位在催化转化器70的下游。排放控制装置72可以为三元催化剂、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或它们的组合。
[0031]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于开始燃烧的火花塞92。在选定的操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88能够经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞92可以被省略，诸如在发动机10可通过自动点火或通过燃料喷射开始燃烧的情况下，如同可以是一些柴油发动机的情况一样。
[0032]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置有一个或多个燃料喷射器，用于向汽缸提供燃料。作为非限制性示例，燃料喷射器66A被示为直接联接到汽缸30，用于与信号dfpw的脉冲宽度成比例地向汽缸30直接喷射燃料，该信号dfpw经由电子驱动器68接收自控制器12。以这种方式，燃料喷射器66A提供被称为到汽缸30的燃料的直接喷射(以下也称为“DI”)。例如，燃料喷射器可被安装在燃烧室的侧面(如图所示)或安装在燃烧室的顶部(靠近火花塞)中。燃料可通过燃料系统被输送到燃料喷射器66A，该燃料系统包括燃料箱、燃料栗和燃料轨。在一些实施例中，燃烧室30可以可替代地或另外地包括以一种配置被布置在进气歧管44中的燃料喷射器，该配置提供被称为到燃烧室30上游的进气道的燃料的进气道喷射。
[0033]控制器12被示为微型计算机，其包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、在该特定示例中示为只读存储器(ROM) 106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12被示为接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括:来自联接到节气门20的质量空气流量传感器100的所引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118的表面点火感测信号(PIP);以及来自节气门位置传感器20的节气门位置TP ;来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP ;来自爆震传感器182的爆震指示；以及来自传感器180的绝对环境湿度或相对环境湿度的指示。发动机转速信号RPM由控制器12以常规方式从信号PIP生成，并且来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP提供进气歧管中的真空或压力的指示。在化学计量比操作期间，该传感器能够给出发动机载荷的指示。进一步地，该传感器连同发动机转速能够提供引入到汽缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，还用作发动机转速传感器的传感器118在曲轴每转产生预定数目的等间隔脉冲。
[0034]在该特定示例中，催化转化器70的温度Teatl由温度传感器124提供，而排放控制装置72的温度TMt2由温度传感器126提供。在可替代的实施例中，温度T ratl和温度I\at2可由发动机操作进行推断。
[0035]继续参考图1，其示出可变凸轮轴正时(VCT)系统19。在该示例中，图示说明顶置凸轮系统，但可使用其他方法。具体地，发动机10的凸轮轴130被示为与摇臂132和134连通，用于致动进气门52a、52b和排气门54a、54b。在所描绘的示例中，VCT系统19是凸轮扭矩致动(CTA)的，其中VCT系统的凸轮轴相位器的致动经由凸轮扭矩脉冲来实现。在可替代的示例中，VCT系统19可以是油压力致动(OPA)的。通过调节多个液压阀从而引导液压液体(诸如发动机油)进入凸轮轴相位器的腔室(诸如提前室或延迟室)，气门正时可以被改变，即被提前或延迟。如在此进一步详述的，液压控制阀的操作可由各自的控制螺线管进行控制。具体地，发动机控制器可传输信号到螺线管以移动滑阀，滑阀调节通过相位器腔室的油的流动。如在此所用的，凸轮正时的提前和延迟指的是相对凸轮正时，因为完全提前位置仍可提供关于上止点的延迟的进气门打开，这仅是一个示例。
[0036]凸轮轴130被液压地联接到壳体136。壳体136形成具有多个齿138的齿轮。在示例实施例中，壳体136经由正时链条或带(未示出)被机械地联接到曲轴40。因此，壳体136和凸轮轴130以基本上彼此相等的速度旋转并且与曲轴同步。在可替代的实施例中，例如在四冲程发动机中时，壳体136和曲轴40可被机械地联接到凸轮轴130，使得壳体136和曲轴40可以以不同于凸轮轴130的速度(例如，2:1的比率，其中曲轴以凸轮轴两倍的速度旋转)同步旋转。在可替代的实施例中，齿138可被机械地联接到凸轮轴130。通过如在此描述的液压联接的操纵，凸轮轴130到曲轴40的相对位置能够由在延迟室142和提前室144中的液压压力改变。通过允许高压液压液体进入延迟室142，在凸轮轴130与曲轴40之间的相对关系被延迟。因此，进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在迟于正常的时间打开和闭合。类似地，通过允许高压液压液体进入提前室144，在凸轮轴130与曲轴40之间的相对关系被提前。因此，进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在早于正常的时间打开和闭合。
[0037]尽管该示例示出在其中同时控制进气门和排气门的系统，但可使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时、双等可变凸轮正时或其他可变凸轮正时。进一步地，还可使用可变气门升程。进一步地，凸轮轴廓线变换可用于在不同的工况下提供不同的凸轮廓线。更进一步，气门机构可以为滚柱指轮随动器、直接作用的机械斗、电动液压件或摇臂的其他替换。
[0038]继续参考可变凸轮正时系统，与凸轮轴130同步旋转的齿138允许经由凸轮正时传感器150测量相对凸轮位置，凸轮正时传感器150提供信号VCT到控制器12。齿1、2、3和4可用于测量凸轮正时并且被等距间隔开(例如，在V-8双排发动机中，这些齿被彼此间隔开90度)，而齿5可用于汽缸识别。另外，控制器12发送控制信号(LACT、RACT)到常规螺线管阀门(未示出)，以控制液压液体流入延迟室142、提前室144或两者都不。
[0039]相对凸轮正时能够以各种方式进行测量。一般地说，在PIP信号的上升沿和接收来自壳体136上的多个齿138中的一个的信号之间的时间或旋转角度给出相对凸轮正时的测量值。对于V-8发动机的特定示例，在具有两个汽缸组和五齿齿轮的情况下，每次旋转接收四次特定组的凸轮正时的测量值，其中额外的信号被用于汽缸识别。
[0040]如上所述，图1仅示出多汽缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸具有它自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
[0041]图2示出发动机油润滑系统200的示例实施例，其中油栗208被联接到曲轴40 (未示出)，并且系统200包括各种油子系统(Sl-S3)216、218和220。油子系统可采用油的流动执行一些功能，诸如润滑、致动致动器等。例如，油子系统216、218、220中的一个或多个可以为具有液压致动器和液压控制阀的液压系统。进一步地，油子系统216、218、220可以为润滑系统，诸如用于将油输送到移动部件(诸如凸轮轴、汽缸气门等)的通道。油子系统的更进一步的非限制性示例为凸轮轴相位器、汽缸壁、各式各样的轴承等。
[0042]油通过供给通路被供应到油子系统，并且油通过返回通路返回。在一些实施例中，可以有更少或更多的油子系统。
[0043]继续参考图2，与曲轴40 (未示出)的旋转关联的油栗208通过供给通路206从储存在油盘202中的油储存器204吸油。使用压力将油通过供给通路210和滤油器212从油栗208输送至主油道(main galley) 2140在主油道214内的压力为油栗208产生的力和分别通过供给通路214a、214b、214c进入每个油子系统216、218、220的油的流量的函数。油在大气压力下通过返回通路222返回油储存器204。油压力传感器224测量主油道油压力并且将压力数据发送至控制器12 (未示出)。栗208可以为发动机驱动的栗，栗的输出在更高的发动机转速下更高并且在更低的发动机转速下更低。
[0044]主油道油压力的水平能够影响油子系统216、218、220中的一个或多个的性能，例如液压致动器生成的力与在主油道中的油压力成正比例。当油压力高时，致动器可以较多的响应；当油压力低时，致动器可以较少的响应。低油压力还可限制发动机油润滑移动部件的有效性。例如，如果主油道油压力低于阈值压力，可输送减小的润滑油的流量，并且可发生部件劣化。
[0045]另外地，当无油流量或减小的油流量离开主油道时，主油道油压力最高。因此，液压致动器在油子系统中的泄漏能够减小主油道油压力。进一步地，漏油的一个特定来源能够发生在可变凸轮正时相位器中，如关于图3进一步详细描述的。
[0046]图3示出处于提前位置的VCT相位器300。在一个示例中，VCT相位器300可包括图1的VCT相位器19。图3进一步描绘被联接到VCT相位器300的螺线管操作的滑阀309。作为非限制性示例，滑阀309被示为被定位在阀芯(spool)的提前区域。应该理解，滑阀可具有无数个中间位置，诸如在阀芯的提前区域、无效区域和制动区域中的位置(如以下所详述)。滑阀的位置不仅可以控制VCT相位器运动的方向，而且还可以根据分立式阀芯位置控制VCT相位器运动的速率。
[0047]内燃发动机已经采用各种机构来改变在凸轮轴与曲轴之间的角度，以改善发动机性能或减少排放。这些可变凸轮轴正时(VCT)机构的大多数在发动机的凸轮轴(或在多个凸轮轴发动机中的多个凸轮轴)上使用一个或多个“叶片式相位器”，诸如VCT相位器300。VCT相位器300可具有带一个或多个叶片304的转子305，