控制凸輪相位器的中心安置滑閥的雙pwm控制裝置的製作方法
2023-06-23 22:39:31 2
專利名稱：控制凸輪相位器的中心安置滑閥的雙pwm控制裝置的製作方法
相關申請本申請要求享有2002年4月22日提出申請的標題為「控制凸輪相位器的中心安置滑閥的雙PWM控制裝置」的臨時申請No.60/374597的發明權，並根據美國臨時專利申請35USC§119(e)要求享有優先權，並且上述申請納入本文作為參考。
本發明的背景本發明領域本發明涉及一種用於控制可調凸輪軸定時(VCT)裝置的工作的液壓控制系統，更具體地說，本發明涉及一種採用雙脈衝寬度調製(PWM)的電磁閥或4通閥以控制凸輪相位器的控制系統。
相關技術的說明美國專利No.4627825採用兩個電磁閥分別操縱一個閥使相位器沿一個方向或另一個方向致動。其壓力直接驅動相位器。
美國專利No.5150671採用一種電磁操縱的外部滑閥以供給變換的液壓來驅動中心滑閥。上述的外部滑閥是兩通的PWM閥。
美國專利No.5333577公開了一種採用線性電磁閥的滑閥的閉合迴路控制裝置。該專利說明了根據偏離所需角度和溫度的偏差計算電磁閥位置的要領。
美國專利No.5363817說明了一種避免工作偏差的控制策略。
美國專利No.5666914公開了一種在轉子上具有導閥的葉輪相位器。
研究下列專利所公開的信息對於探討本發明的背景是有益的，它們的內容全都納入本文作為參考。
現有許多控制滑閥位置的方法，所述的滑閥用於控制流入和流出葉輪室或活塞型凸輪相位器的油的流量，上述的控制滑閥位置的方法包括美國專利No.5107804公開的外部安裝的螺線管DPCS(差壓控制系統)、美國專利No.5497738公開的可調強力螺線管和美國專利5218935公開的步進馬達。
雖然可調的強力螺線管(VFS)可減少控制系統對於來自發動機的油壓的依附性；並且無需設置具有不同直徑的柱塞，但是，確實需要將它安裝在凸輪相位器的前面，這就使發動機長度增加。上述的VFS(可調強力螺線管)克服彈簧力而推動中心安置滑閥的一端，上述彈簧在螺線管失效時會使滑閥返回到非工作的故障保險位置。
上述的步進馬達控制系統由於安裝在凸輪相位器的前面，故也增加發動機的長度。這種系統對於相位器的故障保險位置的控制很費事，一旦步進馬達斷電，它的位置將不會回到故障保險位置。
本發明的概述本發明具有用於控制中心安置的滑閥的一個遠處安裝的4通閥或兩個電磁閥，在4通閥的實施例中，一個控制埠對滑閥的一端提供油壓，另一個控制埠對柱塞的另一端提供油壓。在具有兩個電磁閥的實施例中，一個電磁閥控制埠對柱塞的一端供油，另一個電磁閥控制埠對其另一端供油。採用這兩種控制系統，兩種控制壓力總是等於發動機油壓的一個百分率。對於上述兩種控制系統，可將其控制信號的百分率與控制壓力的百分率的關係映入控制器中，這種關係隨發動機油壓和溫度的變化而改變。減少其誤差的一種方法是在滑閥位置上安裝一個位置傳感器，並設置一條控制迴路來控制滑閥的位置，另外還設置另一條迴路來控制相位角。
附圖的簡述
圖1示出本發明的一個實施例中的中心安置滑閥的4通閥控制系統；圖2示出本發明的一個實施例中的具有位置傳感器的中心安置滑閥的4通閥控制系統；圖3示出本發明的一個實施例的中心安置滑閥的雙PWM或雙比例控制系統；圖4示出本發明的一個實施例的具有位置傳感器的中心安置滑閥的雙PWM或雙比例控制系統；圖5示出不設置位置反饋線路的4通閥控制系統的方框圖；圖6示出具有位置反饋線路的4通閥控制系統的方框圖；圖7示出不設置位置反饋線路的雙PWM控制系統的方框圖；圖8示具有位置反饋線路的雙PWM控制系統的方框圖；本發明的詳細說明本發明包括一個供給來自發動機的油壓的遠處安裝的4通閥或者兩個電磁閥。在4通閥的實施例中，一個控制埠對滑閥的一端提供油壓，另一個控制埠對柱塞的另一端提供油壓，這就可使柱塞兩端做成具有相同的直徑，並可減小中心安置滑閥的尺寸容差。上述的油可從一個凸輪軸承通過凸輪軸的中心供入。4通閥在其行程的一端有一個非工作位置。因此上述的一個控制埠可以是在螺線管失效時將油供入相位器使它返回到其非工作位置或者說故障保險位置的入口。
本發明的第二實施例採用兩個獨立的電磁閥，一個電磁閥控制埠對柱塞的一端供油，另一個電磁閥控制埠對柱塞的另一端供油，通過調節這兩個電磁閥的壓力，柱塞可以前後移動，以控制供入相位器的油量，並控制相位器的位置。在故障保險狀態下，一個電磁閥通常是打開的，而另一個則通常是關閉的，如果螺線管發生故障，一個電磁閥將對柱塞的一端供給發動機的全壓力，這就使相位器移至非工作位置。由於這兩個電磁閥依靠油壓來移動相位器中的中心安置滑閥，故它們可安裝在凸輪蓋下面或遠處，而不會增加發動機的長度。油的通道最好通過凸輪軸的中心。
採用上述系統時，兩種控制壓力總是等於發動機油壓的一個百分率。可將控制系統的控制信號的百分率與控制壓力的百分率的關係映入控制器，這種關係隨發動機的油壓和溫度的變化而改變。在此情況下，控制律積分器可補償少量相位器設定點誤差。本發明則通過在滑閥位置上安裝一個位置傳感器來減小上述誤差。採用一條控制迴路控制滑閥的位置。這種控制系統可減少柱塞和螺線管控制系統中的任何摩擦的或磁性的滯後現象。另外還設置了另一條控制迴路來控制相位角。內迴路控制滑閥位置，外迴路控制相位角。對滑閥位置加一個偏離值可使滑閥移至其穩定狀態或者說零位置。在此零位置上，可使滑閥向內移動而沿一個方向驅動相位器，也可使滑閥向外移動而沿另一個方向驅動相位器。
下面參看圖1和5，滑閥28由一個套筒31和一個在套筒31內來回滑動的帶孔的柱塞25構成。圖中示出通往前室和後室(未示出)的通道91僅僅是為了示例說明，這些通道與所用的相位器的類型有關。上述的帶孔的柱塞25在套筒31內的位置由發動機的油壓32供壓的遠距離安裝的4通閥2來控制。上述的4通閥2對柱塞25的端部產生作用力。脈衝波傳至驅動4通閥2的繞組1，該繞組1最好是驅動4通閥2的螺線管的一部分。上述的4通閥2最好由根據控制信號而通入繞組1的電流來控制。所述的控制信號最好直接由發動機控制器(ECU)48發出。
一個壓力入口3與柱塞25的一端26相連接，另一個壓力入口4與柱塞25的另一端27相連接。這就可使柱塞25的兩端26、27具有相同的直徑並減小中心安置滑閥28的尺寸容差。由兩個排出口5和6排出裝置中的油。雖然在圖中示出兩個排出口，但是通常只需要一個。最好從一個凸輪軸承92通過凸輪軸33的中心供入上述的油32。
可將凸輪軸33看作為單凸輪軸發動機的唯一凸輪軸(跨頭式凸輪軸或整體式凸輪軸)。另外也可將凸輪軸33看作為雙凸輪軸發動機的吸氣閥工作凸輪軸或排氣閥工作凸輪軸。
4通閥2最好具有一個位於其行程之一端的非工作位置，以便在螺線管發生故障時使一個壓力入口成為向相位器60供油以使閥2返回到其非工作位置或者說故障保險位置的入口。上述的相位器60在圖中未詳細示出。曲線圖11表明，從壓力入口3至柱塞端部26的流量隨控制信號的增加而減小。當從壓力入口3至柱塞端部26的流量變得很小時，從壓力入口4至柱塞端部27的流量便開始增大。這種根據控制信號來控制流量的控制系統使遠處安裝的4通閥2可控制柱塞25的移動。
圖5示出本發明的一個實施例的控制系統的方框圖。發動機控制器48根據對發動機的各種要求和系統的參數(溫度、節流閥位置、油壓、發動機轉速等)確定相位設定點(49)，該設定點經過濾波(50)，與控制迴路中的VCT(可調凸輪軸定時裝置)相位測量值64相結合(51)，上述的控制迴路含有PI控制器52、相位補償器53和防繞緊(anti-windup)邏輯線路54。上述迴路的輸出與零負載循環的信號55相結合(56)進入電流激勵器57，該電流激勵器57的輸出與高頻脈動信號58相結合(70)產生電流39而驅動4通閥2。
4通閥(2)可控制流至柱塞25端部以驅動位於相位器60之中央的柱塞25的油的流動。滑閥28也通過對葉輪室增加油壓或通過轉換通道來控制驅動VCT相位器60的流體(發動機油)以使凸輪轉矩脈衝59可驅動相位器60。凸輪的位置由凸輪傳感器61檢測，曲軸位置(或者說與曲軸相連接的相位傳動鏈輪的位置)由傳感器62檢測。兩種位置之間的差異被VCT相位測量電路63用來發出VCT相位信號64，該信號的反饋形成上述的迴路。與曲線圖11相類似，曲線圖42示出油的流量隨電流的變化情況。
在圖1和5所示的控制系統中，兩種控制壓力總是等於發動機油壓的一個百分率。可將該控制系統的控制信號百分率與控制壓力的百分率之間的關係映入控制器中，這種關係隨發動機的油壓和溫度的變化而改變。在此情況下，控制律積分器可補償一些相位設定點誤差。
下面參看圖2和6。本發明通過在滑閥位置上設置一個位置傳感器34來減少上述誤差。安裝上述的位置傳感器34用來檢測柱塞25的位置。雖然在圖上示出位置傳感器34與柱塞25直接連接，但是，並不一定要這樣連接。例如，位置傳感器34與柱塞25可通過光學、電容或電磁方式相連接。可用於本發明的位置傳感器34的有(但不限於)線性電位計、霍爾效應傳感器和磁帶終止傳感器。
圖6示出本發明的上述實施例的控制電路的方框圖，該控制電路應用了控制滑閥位置的反饋迴路從而減少了柱塞和螺線管控制系統中的任何摩擦的或磁性的滯後現象。第二反饋迴路控制著相位器的角度。內迴路37控制滑閥的位置，外迴路(它類似於圖5所示的迴路)控制相位角。最好對滑閥位置添加一個補償值以使滑閥移動至其穩定狀態或者說零位置。在這個零位置使柱塞可向內移動而沿一個方向驅動相位器，並可向外移動而沿另一個方向驅動相位器。
圖6的基本相位控制迴路與圖5的相同，圖中電路相同的部分不再專門討論，圖6所示實施例與圖5所示實施例的差別在於使用了以相位補償器53的輸出端為開始的內控制迴路37。相位補償器53的輸出與零位置偏離值65和柱塞位置傳感器34的輸出69相結合(71)，並輸入到內迴路37的PI控制器66，該控制器66的輸出信號進入電流激勵器72，該激勵器72的輸出與高頻信號58相結合(70)，所產生的電流可驅動4通閥2，通過位置傳感器34測出中心安置滑閥28的位置，而位置傳感器34的輸出信號69被反饋便形成迴路37。
與圖5的曲線圖43所示的位置隨電流增大而改變的情況有所不同，本實施例加入了位置檢測控制迴路37之後，其位置與位置設定值41呈線性關係(見圖6的曲線圖44)。
下面參看圖3和7。本發明的另一個實施例採用了兩個獨立的電磁閥12、13，該電磁閥最好是脈衝寬度調製(PWM)電磁閥。來自繞組14和15的脈衝波分別驅動電磁閥12和13。電磁閥12的壓力入口16對柱塞25的一端26供油，另一個電磁閥13的壓力入口17對另一端27供油。通過調節來自電磁閥的壓力使柱塞可前後移動以控制供入相位器60的油量，並控制相位器60的位置。控制的供壓源18也可通向相位器60。
在故障保險狀態下，通常使一個電磁閥12打開(見曲線圖19)並使另一個電磁閥13關閉(見曲線圖22)，如果電磁閥發生故障，便由一個電磁閥對柱塞端部供給發動機全壓力，而使相位器移至非工作位置。由於兩個電磁閥都依靠油壓32來驅動相位器60內的中間安裝滑閥28、所以最好將它們安裝在凸輪蓋下面或遠處，而不增加發動機的長度。油的通道最好通過凸輪軸33的中心。
圖7示出本發明的上述實施例的控制系統的方框圖。發動機控制器(ECU)48根據對發動機的各種要求和系統的參數(溫度、節流閥位置、油壓、發動機轉速等)確定相位設定點(49)，該設定點經過濾波(50)並與控制迴路中的VCT相位測量值64相結合(51)，上述控制迴路含有PI控制器52、相信補償器53和防繞緊邏輯線路54。
上述迴路的輸出信號與零負載循環信號55相結合(56)進入第一和第二電磁閥12、13。兩個電磁閥12、13的壓力入口16、17分別向位於相位器60中央的柱塞25的端部供油，以控制柱塞25的移動。如曲線圖45和67所示，對於電磁閥12來說，負載循環的增加使壓力增大，但對於電磁閥13來說卻相反，負載循環的增加使壓力減小。
滑閥28也控制驅動VCT相位器60的流體(發動機油)的流量40，其方法是對葉輪室施加油壓或轉換通道，以使凸輪轉矩脈衝59驅動相位器60。凸輪的位置由凸輪傳感器61檢測，曲軸的位置(即與曲軸相連接的相位器傳動鏈輪的位置)由傳感器62檢測，這兩個位置之間的差異由VCT相位測量電路63用來產生VCT相位信號64，該信號的反饋便形成上述的迴路。
圖3和7所示實施例中，兩種控制壓力總是等於發動機油壓的一個百分率。可將控制系統中的控制信號百分率與控制壓力百分率的關係映入控制器中，這種關係隨發動油壓和溫度的變化而改變，在此情況下，可由控制律積分器補償任何相位設定點的誤差。
下面參看圖4和8。本發明在滑閥位置上安裝一個位置傳感器34而可減小上述的誤差。安裝上述的位置傳感器34是為了檢測柱塞25的位置，雖然在圖上示出位置傳感器34與柱塞25是直接連接，但不一定要這樣連接，例如可將位置傳感器34與柱塞25通過光學或電容或磁性法相連接。本發明可使用的傳感器34包括(但不限於)線性電位計、霍爾效應傳感器和磁帶終止傳感器。
圖8示出本發明的上述實施例的控制系統的方框圖，該控制電路使用一個反饋迴路來控制滑閥的位置，並從而減小柱塞和螺線管控制系統中的任何摩擦的或磁性的滯後現象。第二反饋迴路控制相位角。內迴路37控制滑閥位置，外迴路(相當於圖7所示的迴路)控制相位角。最好對滑閥位置添加一個偏離值以使滑閥移至其穩定位置或者說零位置。在這個零位置，可使柱塞向內移動而沿一個方向驅動相位器，並可向外移動而沿另一方向驅動相位器。
圖8的基本相位控制迴路與圖7的相同，因此，圖中電路相同的部分不再專門討論。圖8所示實施例與圖7所示實施例之間的差異在於設置了以相位補償器53的輸出端為起始的內控制迴路37。補償器53的輸出與零位置偏離值65和柱塞位置傳感器34的輸出69相結合(71)，並輸入到內迴路37的PI控制器66中。PI控制器66的輸出信號被輸入到第一和第二電磁閥12、13，所產生的壓力可控制中心安置滑閥28的位置，該位置由位置傳感器34檢測，而位置傳感器34的輸出信號69的反饋便形成迴路37。
如圖8中的曲線圖47所示，與圖7中的曲線圖46所示的位置隨電流增大而改變的情況不同，本實施例由於添加了位置傳感器控制迴路37，使位置與位置設定值41呈線性關係。
因此，應當明白，上面所述的本發明的實施例僅僅是說明本發明原理的應用。本文對各實施例細節的涉及並不想限制權利要求的範圍，這些權利要求本身記載了那些被認為是對本發明最重要的各種特徵。
權利要求
1.一種用於內燃機的可調凸輪定時裝置，上述內燃機具有一根曲軸；至少一根凸輪軸；一個與曲軸相連接的凸輪傳動機構；和一個具有一個安裝在上述的至少一根凸輪軸上的內部分和一個與凸輪傳動機構相連接的同軸的外部分的可調凸輪相位器，上述的內部分和外部分的相對角度位置可根據流體控制輸入來調節，因此，可通過改變可調凸輪相位器的流體控制輸入端的流量來變換上述曲軸與上述至少一根凸輪軸的相對相位，上述的可調凸輪定時裝置包括a)一個滑閥(28)，該滑閥包括一個滑動地安裝在上述可調凸輪相位器的內部分的中心軸線上筒內的柱塞，上述筒具有多個與上述可調凸輪相位器的流體控制輸入端相連接的孔道，因此上述柱塞在筒內沿軸向移動便可控制可調凸輪相位器的流體控制輸入端的流體的流量；和b)一個4通閥(2)，該閥包括i)一個用於控制供給柱塞的流體壓力的電輸入端；ii)一個流體壓力輸入端；iii)一個與柱塞之第一端部(26)相連接的第一控制埠(3)；iv)一個與柱塞之第二端部(27)相連接的第二控制埠(4)；和v)至少一個排出口；其中，當上述4通閥處於第一位置時，上述流體壓力輸入端與第一控制埠相連接，而上述排出口與上述第二控制埠相連接，從而將油壓傳遞到柱塞的第一端部上；其中，當上述4通閥處於第二位置時，上述流體壓力輸入端與第二控制埠相連接，上述排出口與第一控制埠相連接，從而將油壓傳遞到柱塞的第二端部上；其中，上述4通閥的位置變化會引起柱塞在筒內沿軸向移動。
2.根據權利要求1的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，它還包括iv)兩個連接到由可調凸輪定時裝置控制的上述曲軸和至少一根凸輪軸上的VCT相位檢測器(61)(62)；和v)一條VCT控制電路，它包括一個與VCT相位檢測器相連接的凸輪相位輸入端；一個用於接收顯示所需的凸輪軸和曲軸的相對相位的信號的相位設定點輸入端；一個包括一個與零負載循環信號(55)相連接的第一輸入端、一個與相位比較器的輸出端相連接的第二輸入端和一個輸出端的配合器(56)；一個具有一個與上述配合器的輸出端相連接的輸入端和一個輸出端的電流激勵器(57)；一個與上述配合器的輸出端相連接的4通閥激勵輸入端；一個與4通閥的電輸入端相連接的4通閥激勵輸出端；一個接收各種信號的信號處理電路，上述的信號來自相位設定點輸入端、凸輪相位輸入端和4通閥激勵輸入端，上述的信號處理電路將信號輸出到4通閥激勵輸出端，以便在相位設定點輸入端施加一相位設定點信號時，該控制電路可在4通閥輸出端產生一個電信號來調節上述的控制埠，以便通過一個控制埠來接通油，從而移動柱塞來控制可調凸輪相位器以變換由相位設定點信號所選擇的凸輪軸的相位。
3.根據權利要求1的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，它還包括一個與柱塞相連接且具有一個顯示柱塞的實際位置的位置信號輸出端的位置傳感器(34)。
4.根據權利要求3的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，它還包括iv)一條VCT控制電路，包含一個與VCT相位檢測器相連接的凸輪相位輸入端；一個用於接收顯示所需的凸輪軸和曲軸的相對相位的信號的相位設定點輸入端；一個與位置信號輸出端相連接的滑閥位置輸入端；和一個與4通閥的電輸入端相連接的4通閥激勵輸出端；一條接收各種信號的信號處理電路，上述的信號來自相位設定點輸入端、凸輪相位輸入端和滑閥位置輸入端，上述信號處理電路將信號輸出到4通閥激勵輸出端，從而在相位設定點輸入端施加一相位設定點信號時使上述控制電路在4通閥輸出端產生一個電信號以調節上述控制埠，以便通過一個控制埠來接通油，從而移動柱塞來控制可調凸輪相位器以變換由相位設定點信號所選擇的凸輪軸的相位。
5.根據權利要求4的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，上述的信號處理電路包括一個用於控制相位角並與設定點輸入端、凸輪相位輸入端和4通閥激勵輸出端相連接的外迴路；和一個用於控制滑閥位置並與滑閥位置輸入端相連接的內迴路；這樣就可由上述內迴路根據滑閥的位置來改變由外迴路設定的4通閥的激勵輸出。
6.根據權利要求5的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，a)上述的外迴路包括i)一個防繞緊迴路，包括A)一個具有一個與設定點輸入端相連接的第一輸入端、一個與凸輪相位輸入端相連接的第二輸入端、一個第三輸入端和一個輸出端的第一PI控制器(52)；B)一個具有一個與第一PI控制器的輸出端相連接的輸入端和一個第一輸出端和一個第二輸出端的相位補償器(53)；和C)一個具有一個與上述相位補償器的第二輸出端相連接的輸入端和一個與上述PI控制器的第三輸入端相連接的輸出端的防繞緊邏輯線路(54)；ii)一個具有一個與零位置偏離信號(65)相連接的第一輸入端、一個與相位補償器的輸出端相連接的第二輸入端、一個第三輸入端和一個輸出端的配合器(71)；iii)一個具有一個與配合器的輸出端相連接的輸入端和一個輸出端的第二PI控制器(66)；和iv)一個具有一個與第二PI控制器的輸出端相連接的輸入端和一個與4通閥激勵輸出端相連接的輸出端的電流激勵器(72)；和b)上述的內迴路包括連接滑閥位置輸入端和配合器的第三輸入端的連接線路。
7.根據權利要求6的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，還具有一個與4通閥激勵輸出端相連接的高頻信號器(58)。
8.根據權利要求3的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，上述的位置傳感器可選自由線性電位計、霍爾效應傳感器和磁帶終止傳感器組成的組群。
9.根據權利要求3的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，上述的柱塞與位置傳感器之間的連接方法可選自由直接連接、光控連接、磁性連接和電容連接組成的組群。
10.根據權利要求1的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，所述油是經凸輪軸的中心自控制埠輸送的。
11.根據權利要求1的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，上述的排出口包括兩個排出口。
12.一種用於內燃機的可調凸輪定時裝置，所述內燃機具有一個曲軸、至少一個凸輪軸、一個與上述曲軸相連接的凸輪傳動機構、和一個具有一個安裝在上述的至少一個凸輪軸上的內部分和一個與上述凸輪傳動機構相連接的同軸的外部分的可調凸輪相位器，上述內部分和外部分的相對角度位置可根據流體控制輸入來調節，因此，上述曲軸和至少一個凸輪軸的相對相位可通過改變上述可調凸輪相位器的流體控制輸入端的流體量來變換，上述的可調凸輪定時裝置具有a)一個滑閥(28)，該滑閥包括一個可滑動地安裝在位於上述可調凸輪相位器的內部分的中心軸線上的筒內的柱塞，上述筒具有多個與可調凸輪相位器的流體控制輸入端相連接的孔道，因此，柱塞在筒內沿軸向的移動可控制可調凸輪相位器的流體控制輸入端的流體的流量；b)一個第一電磁閥，它包括i)一個用於控制供給柱塞端部(26)的流體壓力的電輸入端；ii)一個流體壓力輸入端；和iii)一個與柱塞之第一端部(26)相連接的控制埠(16)，其中，當上述電磁閥致動時，上述控制埠便對柱塞的第一端部供給發動機油壓(32)；c)一個第二電磁閥，它包括i)一個用於控制供給柱塞的第二端部(27)的流體壓力的電輸入端；ii)一個流體壓力輸入端；iii)一個與柱塞的第二端部(27)相連的控制埠(17)，其中，當第二電磁閥致動時，上述控制埠便對柱塞的第二端部供給發動機油壓(32)。
13.根據權利要求12的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，它還包括iv)連接到由可調凸輪定時裝置控制的上述曲軸和至少一個凸輪軸上的VCT相位檢測器(61，62)；v)一個VCT控制電路，它包括一個與上述VCT相位檢測器相連接的凸輪相位輸入端；一個用於接收顯示所需的凸輪軸與曲軸的相對相位的信號的相位設定點輸入端；一個包括一個與零負載循環信號(55)相連接的第一輸入端、一個與相位補償器的輸出端相連接的第二輸入端和一個輸出端的配合器(56)；一個具有一個與上述配合器的輸出端相連接的輸入端和一個輸出端的電流激勵器(57)；一個與配合器的輸出端相連接的第一電磁閥激勵輸入端；一個與配合器的輸出端相連接的第二電磁閥激勵輸入端；一個與上述第一電磁閥的電輸入端相連接的第一電磁閥激勵輸出端；一個與上述第二電磁閥的電輸入端相連接的第二電磁閥激勵輸出端；一個接收各種信號的信號處理電路，上述的各種信號分別來自相位設定點輸入端、凸輪相位輸入端、第一電磁閥激勵輸入端和第二電磁閥激勵輸入端，上述信號處理電路向第一和第二電磁閥激勵輸出端發送信號，因此，當相位設定點輸入端施加一相位設定點信號時，使控制電路便對第一和第二電磁閥激勵輸出端產生一個電信號，以便調節上述控制埠，以便通過一個控制埠來接通油，從而移動柱塞來控制可調凸輪相位器以變換由相位設定點信號所選擇的凸輪軸的相位。
14.根據權利要求12的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，它還包括一個與柱塞相連接並具有可顯示柱塞的實際位置的位置信號輸出端的位置傳感器(34)。
15.根據權利要求14的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，它還具有iv)一個VCT控制電路，它包含一個與VCT相位檢測器相連接的凸輪相位輸入端；一個用於接收顯示所需的凸輪軸與曲軸的相對相位的信號的相位設定點輸入端；一個與位置信號輸出端相連接的滑閥位置輸入端；一個與第一電磁閥的電輸入端相連接的第一電磁閥激勵輸出端；和一個與第二電磁閥的電輸入端相連接的第二電磁閥激勵輸出端；一個接收各種信號的信號處理電路，上述的各種信號分別來自相位設定點輸入端、凸輪相位輸入端和滑閥位置輸入端，上述的信號處理電路對第一和第二電磁閥激勵輸出端發送信號，因此，當相位設定點輸入端施加一相位設定點信號時，使控制電路便對第一和第二電磁閥激勵輸出端產生一個電信號，以調節上述控制埠，以便通過一個控制埠來接通油，並移動柱塞以控制可調凸輪相位器來變換由相位的設定點信號所選定的凸輪相位。
16.根據權利要求15的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，上述的信號處理電路包含一個與相位設定點輸入端、凸輪相位輸入端和第一、第二電磁閥激勵輸出端相連接用來控制相位角的外迴路；一個與滑閥位置輸入端和上述外迴路相連接用來控制滑閥位置的內迴路；因此，可由上述內迴路根據滑閥位置來改變由外迴路給定的上述第一和第二電磁閥激勵輸出。
17.根據權利要求16的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，a)上述的外迴路包括i)一個防繞緊迴路，它包含A)一個具有一個與相位設定點輸入端相連接的第一輸入端、一個與凸輪相位輸入端相連接的第二輸入端和一個輸出端的第一PI控制器(52)；B)一個具有一個與上述第一PI控制器的輸出端相連接的輸入端和一個第一輸出端和一個第二輸出端的相位補償器(53)；C)一個具有一個與相位補償器的第二輸出端相連接的輸入端和一個與PI控制器的第三輸入端相連接的輸出端的防繞緊邏輯線路(54)；ii)一個具有一個與零位置偏離信號(65)相連接的第一輸入端、一個與相位補償器的輸出端相連接的第二輸入端、一個第三輸入端和一個輸出端的配合器(71)；和iii)一個具有一個與上述配合器的輸出端相連接的輸入端和一個與第一、第二電磁閥激勵輸入端相連接的輸出端的第二PI控制器(66)；和b)上述的迴路包括將滑閥位置輸入端與配合器的第三輸入端相連接的線路。
18.根據權利要求14的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，上述的位置傳感器可選自由線性電位計、霍爾效應傳感器或磁帶終止傳感器組成的組群。
19.根據權利要求14的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，上述的柱塞與位置傳感器的連接方法可選自由直接連接、光學連接、磁性連接和電容連接組成的組群。
20.根據權利要求12的可調凸輪定時裝置，其特徵在於，自控制埠輸入所述油是經凸輪軸的中心自控制埠輸入的。
21.一種內燃機，包括a)一根曲軸；b)至少一根凸輪軸(33)；c)一個與上述曲軸相連的凸輪傳動機構；d)一個具有一個安裝在上述至少一個凸輪軸上的內部分和一個與上述凸輪傳動機構相連接的同軸的外部分的可調凸輪相位器，上述的內部分和外部分的相對角度位置可根據流體控制輸入量來控制，因此，可通過改變可調凸輪相位器的流體控制輸入端上的流體量來變換上述曲軸和至少一個凸輪軸的相對相位；e)一個可調凸輪定時裝置，它具有i)一個滑閥(28)，該滑閥具有一個可滑動地安置在位於可調凸輪相位器的內部分的中心軸線上的筒內的柱塞，上述的筒具有多個與可調凸輪相位器的流體控制輸入端相連接的孔道，因此，通過上述柱塞在筒內的軸向移動可控制可調凸輪相位器的流體控制輸入端的流體流量；和ii)一個4通閥，它包括A)一個用於控制供給柱塞的流體壓力的電輸入端；B)一個流體壓力輸入端；C)一個與柱塞的第一端部(26)相連接的第一控制埠(3)；D)一個與柱塞的第二端部(27)相連接的第二控制埠(4)；和E)至少一個排出口；其中，當上述4通閥處於第一位置時，其壓力輸入端便與第一控制埠相連接，排出口便與第二控制埠相連接，從而將油壓傳遞到柱塞的第一端部；其中，當上述4通閥處於其第二位置時，其壓力輸入端便與第二控制埠相連接，排出口便與第一控制埠相連接，從而將油壓傳遞到柱塞的第二端部；和其中，上述4通閥的位置的變化會引起柱塞在筒內沿軸向移動。
22.根據權利要求21的內燃機，其特徵在於，它還具有一個與柱塞相連接並具有顯示柱塞的實際位置的位置信號輸出端的位置傳感器(34)。
23.一種內燃機，它包括a)一根曲軸；b)至少一根凸輪軸(33)；c)一個與上述曲軸相連接的凸輪傳動機構；d)一個可調凸輪相位器，該相位器具有一個安裝在上述至少一個凸輪軸上的內部分和一個與凸輪傳動機構相連接的同軸的外部分，上述內部分和外部分的相對角度位置可根據流體控制輸入來控制，因此可通過改變可調凸輪相位器的流體控制輸入端上的流體量來變換上述曲軸與至少一個凸輪軸的相對相位；和e)一個可變凸輪定時裝置，它包括i)一個滑閥(28)，該滑閥具有一個可滑動地安裝在位於可調凸輪相位器的內部分的中心軸線上的筒內的柱塞，上述的筒具有多個與可變凸輪相位器的流體控制輸入端相連接的孔道，因此，柱塞在筒內的軸向移動可控制可調凸輪相位器的流體控制輸入端上的流體流量；ii)一個第一電磁閥，它包括A)一個用於控制供給柱塞的第一端部(26)的流體壓力的電輸入端；B)一個流體壓力輸入端；和C)一個與柱塞的第一端(26)相連接的控制埠(16)，其中，當電磁閥致動時，上述控制埠便對柱塞的第一端部供給發動機油壓(32)；和iii)一個第二電磁閥，它包括A)一個用於控制供到柱塞的第二端部(27)的壓力流體的電輸入端；B)一個流體壓力輸入端；和C)一個與柱塞的第二端(27)相連接的控制埠(17)，其中，當第二電磁閥致動時，上述控制埠便對柱塞的第二端部供給發動機油壓(32)。
24.根據權利要求23的內燃機，其特徵在於，它還包括一個與上述柱塞相連接並具有一個顯示柱塞的實際位置的位置信號輸出端的位置傳感器(34)。
25.在一種具有用來改變凸輪軸相對於曲軸的相位角的可調凸輪定時裝置的內燃機中，一種調節從流體源流至一種用來將曲軸的轉動傳遞給殼體的裝置的流體流量的方法，包括如下步驟檢測出凸輪軸和曲軸的位置；計算凸輪軸與曲軸之間的相對相位角，該計算步驟採用了用於處理從上述檢測步驟獲得信息的發動機控制器，該控制器還可根據相位角誤差調節指令信號；控制可滑動地安置在滑閥體內的帶孔柱塞的位置，該控制步驟採用一種4通閥，該4通閥具有一個用於控制供給柱塞上的壓力流體的電輸入端；一個流體壓力輸入端；一個與柱塞的第一端部相連接的第一控制埠；一個與柱塞的第二端部相連接的第二控制埠；和至少一個排出口，其中，當4通閥處於第一位置時，上述壓力輸入端與第一控制埠相連接，而排出口與第二控制埠相連接，以便對柱塞的第一端傳遞油壓，其中，當4通閥處於第二位置時，壓力輸入端與第二控制埠相連接，而排出口與第一控制埠相連接，以便對柱塞的第二端部傳遞油壓，其中，上述4通閥的位置的變化會引起柱塞在套筒內沿軸向移動；通過滑閥將來自流體源的流體供入用於將旋轉運動傳遞給凸輪軸裝置，上述滑閥選擇性地允許和阻止流體流過進油管道和回油管道；和將旋轉運動傳遞給凸輪軸，其方法是改變凸輪軸相對於曲軸的相位角，旋轉運動是通過一個安裝在凸輪軸上的殼體傳遞的，所述的殼體可隨凸輪軸轉動，並可相對於凸輪軸擺動。
26.根據權利要求25的方法，其特徵在於，上述的控制帶孔柱塞的位置的步驟還可採用與柱塞相連接的位置傳感器，其中，上述位置傳感器可檢測柱塞的位置。
27.根據權利要求26的方法，其特徵在於，上述的位置傳感器選自由線性電位計、霍爾效應傳感器或磁帶終止傳感器組成的組群。
28.在一種具有用於改變凸輪軸相對於曲軸的相位角的可調凸輪定時裝置的內燃機中，調節從流體源流至一種用於將曲軸的旋轉運動傳遞給殼體的裝置的流體量的方法，包括如下步驟檢測凸輪軸和曲軸的位置；計算凸輪軸與曲軸之間的相對相位角，該計算步驟採用了可處理從上述檢測步驟獲得的信息的發動機控制器，該控制器還可根據相位角誤差調節指令信號；控制可滑動地安置於滑閥體內的帶孔柱塞的位置，該控制步驟採用了一個第一電磁閥，該電磁閥包括一個用控制供給柱塞的第一端部的流體壓力的電輸入端；一個流體壓力輸入端；和一個與柱塞的第一端部相連接的控制埠，其中，當上述電磁閥致動時，上述控制埠對柱塞的第一端部供給發動機油壓，上述控制步驟還採用一個第二電磁閥，該電磁閥包括一個用於控制供給柱塞的第二端部的流體壓力的電輸入端；一個流體壓力輸入端；一個與柱塞的第二端部相連接的控制埠，其中，當第二電磁閥致動時，上述控制埠便對柱塞的第二端部供給發動機油壓；通過滑閥將來自流體源的流體供給到一個將旋轉運動傳遞給凸輪軸的裝置，上述滑閥選擇性地允許和阻止上述流體流過進油管和回油管；和將旋轉運動傳遞給凸輪軸，其方法是改變凸輪軸相對於曲軸的相位角，上述旋轉運動是通過一個安裝在凸輪軸上的殼體傳遞的，該殼體還可隨凸輪軸轉動，並可相對於凸輪軸擺動。
29.根據權利要求28的方法，其特徵在於，上述的控制帶孔柱塞的位置的步驟採用了一種與柱塞相連接的位置傳感器，其中，上述位置傳感器可檢測柱塞的位置。
30.根據權利要求29的方法，其特徵在於，上述的位置傳感器選自由線性定位計、霍爾效應傳感器或磁帶終止傳感器組成的組群。
全文摘要
採用遠處安置的4通閥(2)或兩個電磁閥(12，13)控制中心安置的滑閥(28)。在4通閥的實施例中，一個控制埠(3)對滑閥(28)的一端(26)提供油壓，另一個控制埠(4)對柱塞(25)的另一端提供油壓。在具有兩個電磁閥的實施例中，一個電磁閥控制埠(16)對柱塞(25)的一端(26)供油，另一個電磁閥控制埠(17)對另一端(27)供油。可將上述兩種控制系統的控制信號的百分率與控制壓力的百分率的關係映入控制器中，這種關係隨發動機油壓和溫度的變化而改變。在一個優選的實施例中，通過設立一條可控制滑閥位置的控制迴路使安裝在滑閥位置上的位置傳感器(34)可減小上述的誤差。另外還設立一條控制相位角的控制迴路。
文檔編號F01L1/46GK1453457SQ0312320
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月22日 優先權日2002年4月22日
發明者R·辛普森 申請人:博格華納公司