用於控制液壓系統的響應時間的系統的製作方法
2023-05-29 14:37:41
專利名稱：用於控制液壓系統的響應時間的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機，並且更具體地涉及一種用於控制液壓系統的 響應時間的系統。
背景技術：
進氣門控制空氣/燃料混合氣到內燃機的氣缸中的進入.排氣門控 制排出內燃機的氣缸的氣體。凸輪軸上的凸輪軸凸角(或"凸輪凸角") 推靠氣門以在凸輪軸轉動時打開氣門。氣門上的彈簧使氣門返回到關 閉位置。氣門的開啟的正時、持續時間和程度或"氣門升程"會影響 性能。
當凸輪軸轉動時，凸輪凸角與活塞的運動合拍地打開和關閉進氣 門和排氣門。在凸輪凸角的形狀與發動機在不同速度和負荷下的運行 方式之間有直接關係。當在低速下運行時，凸輪凸角應被理想地成形 為當活塞在進氣衝程中開始向下移動時打開進氣門。通常，進氣門應 在活塞到達其衝程的底部時關閉，並且然後排氣門打開，當活塞在其 衝程頂部完成排氣衝程時，排氣門關閉。
然而，在較高的發動機速度下，用於凸輪凸角的該構造不能同樣
工作。例如，如果發動機在4000 RPM下運行，則氣門每秒打開和關 閉33次。在該速度下，活塞非常快地移動。衝入氣缸的空氣/燃料混合 氣也非常快地移動。當進氣門打開並且活塞開始進氣衝程時，進氣道 中的空氣/燃料混合氣開始加速並移動到氣缸中。到活塞到達其進氣衝 程的底部的時刻，空氣/燃料混合氣正高速移動。如果進氣門快速關閉， 則所有空氣/燃料流停止並且不進入氣缸。通過使進氣門打開較長時 間，當活塞開始其壓縮衝程時，快速移動的空氣/燃料混合氣的動量繼 續流入氣缸。發動機轉動得越快，空氣/燃料混合氣移動得越快，並且 進氣門應保持打開的時間越長。氣門還應在較高速度和較高負荷下打 開到較大升程值。稱為"氣門升程"的該參數受到凸輪凸角輪廓的約 束。總是使氣門升起相同量的固定的凸輪凸角輪廓不能在所有發動機 速度和負荷下良好地工作。固定的凸輪凸角輪廓往往折衷在怠速和高
負荷下的發動機性能。
可變氣門致動(VVA)技術通過作為發動機工況的函數來改變氣 門事件升程、正時和持續時間提高了燃料經濟性、發動機效率和/或性 能.兩級VVA系統能夠在進氣門和/或排氣門上實現兩個分立的氣門事 件.發動機控制模塊(ECM)選擇優化的氣門事件輪廓，該優化的氣 門事件輪廓最好地用於每個發動機工況.
在兩級WA系統的開發和應用中的問題是控制閥(CV)和WA 液壓控制系統的響應時間可變性。有限量的時間可用於在接合一個氣 門事件與接合由相同CV控制的另一個發動機氣缸的下一個氣門事件 的對應部分之間切換兩級切換滾子指狀隨動件(Switching Roller Finger Followers ( SRFF )).如果CV使挺柱流體道中的流體壓力變 化相對於氣門升程曲線的臨界部分發生得太快，則SRFF臂鎖銷可能 僅部分地接合，並且繼而在氣門開始升起後脫開。該計劃外的脫開被 稱為"臨界移動"，並且會使發動機氣門從高升程氣門事件失控地下 降到低升程氣門事件，或下降到氣門座上。在大量這種事件後，SRFF 臂或氣門會表現出加速的磨損或損壞的跡象。
若干因素可影響液壓系統變化，包括但不限於發動機油通風、發 動機操作的持續時間、發動機部件的磨損、流體品質隨時間的劣化、 發動機溫度和/或流體粘性。這些因素增大了發動機之間的液壓系統變 動，並且促進了發動機部件的磨損和損壞.
發明內容
一種用於液壓系統(HS)的控制系統和方法，該液壓系統控制發 動機中的流體供給，該控制系統包括計時器模塊，該計時器模塊確定 HS進行以下操作中的至少 一 個的響應時間:按照狀態變化指令將流體 供給的壓力增大到預定的閾值之上，以及按照所述狀態變化指令將所 述流體供給的所述壓力降低到所述預定的閾值之下。更新模塊基於HS 的響應時間更新HS的希望的時間。
在其它特徵中，壓力傳感器檢測流體供給的壓力。控制閥(CV) 控制流體供給.當發動機要求要求模式變化並且發動機在預定的操作 範圍內操作時，指令模塊選擇性地產生並發送狀態變化指令到CV.
在其它特徵中，當指令模塊將狀態變化指令發送到CV時，計時器
模塊存儲第一時間，並且當比較模塊檢測到流體供給的壓力超過預定
的閾值或下降低於所述預定的閾值時，計時器模塊存儲第二時間。HS 的響應時間是基於第 一 時間與第二時間之間的差，
在其它特徵中，HS的希望的時間索引在一查閱表中，查閱表是預 定的發動機工況的函數。當響應時間超過用於預定的發動機工況的希 望的時間周圍的預定時間範圍時，更新模塊將希望的時間更新成等於 響應時間。發動機工況是基於發動機速度、發動機電壓、發動機溫度 和流體溫度中的至少一個。
一種用於控制發動機中的液壓系統(HS)的控制系統包括檢測流 體供給的壓力的壓力傳感器。HS的控制閥(CV)控制流體供給。控
制模塊與壓力傳感器通訊。控制模塊選擇性地產生並發送狀態變化指 令到CV。控制模塊確定HS對以下操作中的至少一個的響應時間按
照狀態變化指令將流體供給的壓力增大到預定的閾值之上和按照狀態 變化指令將流體供給的壓力降低到預定的閾值之下。控制模塊基於HS 的響應時間更新HS的希望的時間。
在其它特徵中，當發動機要求模式變化並且發動機在預定的操作 範圍內操作時，控制模塊選擇性地產生並發送狀態變化指令到CV。控 制模塊在產生狀態變化指令時存儲第一時間，並且在測到流體供給的 壓力超過預定的閾值或下降低於預定的閾值時存儲笫二時間。HS的響 應時間是基於第一時間與第二時間之間的差。HS的希望的時間索引在 一查閱表中，查閱表是預定的發動機工況的函數。
在其它特徵中，當響應時間超過用於所述發動機操作點的所述希 望的時間的預定時間範圍時，控制模塊將希望的時間更新成等於響應 時間。發動機操作點是基於發動機速度、發動機電壓、發動機溫度和 流體溫度中的至少一個。
本發明的適用性的其它領域將從下文的詳細說明而變得明顯.應 理解，詳細說明和特定示例雖然指示了本發明的優選實施例，但它們 僅是意在為了說明的目的，而不是意在限制本發明的範圍。
從詳細說明和附圖將更完全地理解本發明，在附圖中
圖1示出一示例性車輛，該車輛包括發動機控制模塊(ECM)，
該發動機控制模塊與發動機傳感器通訊並控制切換滾子指狀隨動件
(SRFF)機構的控制閥(CV); 圖2是SRFF機構的三維視圖； 圖3是穿過SRFF機構的剖視圖4是根據本發明用於控制液壓系統的響應時間的控制系統的功 能方塊圖5是示出通過根據本發明用於控制液壓系統的響應時間的控制 系統執行的示例性步驟的流程圖.
具體實施例方式
優選實施例的以下說明本質上僅是示例性的，而絕非意在限制本 發明及其應用或使用，為了清楚的目的，在附圖中將使用相同的附圖 標記指示類似的元件.如這裡所使用的，術語"模塊"是指專用集成 電路(ASIC)、電子電路、執行一個或更多軟體或固件程序的處理器
(共享的、專用的或成組的)和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所述 功能性的其它適當的部件。
參照圖1，示例性車輛10包括發動機12、變速器14和發動機控制 模塊(ECM)16。通過控制閥(CV) 30控制兩級切換滾子指狀隨動件
(SRFF)機構28的操作，該控制閥(CV) 30控制到液壓間隙調節器 29的流體供給(未示出)。ECM 16使用各種發動機傳感器監測車輛 IO的操作。ECM16與流體壓力傳感器18、發動機速度傳感器22、發 動機電壓傳感器24和發動機溫度傳感器26通訊。流體壓力傳感器18 產生指示液壓間隙調節器29流體通道(未示出)內的流體壓力的信號， 並且發動機速度傳感器22產生指示發動機速度(RPM)的信號。在各 種實施例中，流體壓力傳感器18可位於其它固定的發動機流體通道 中，該發動機流體通道包括但不限於凸輪相位器通道(未示出)。發 動機電壓傳感器24產生指示發動機電氣系統的操作電壓的信號，並且 發動機溫度傳感器26產生指示發動機的操作溫度的信號。ECM 16包 括存儲查閱表50的存儲器20，如圖4所示，用於在命令CV 30切換 SRFF機構28的操作模式中使用。在各種實施例中，可命令SRFF 28 的特定操作模式從操作中無效，而不是在SRFF機構28的操作模式之 間切換。這種實施例在現有技術中已知，並且包括但不限於氣門斷開 系統。
現在參照圖2和3，示意性地示出切換滾子指狀隨動件(SRFF) 機構28。應理解，SRFF機構28本質上僅是示例性的，SRFF機構28 包括通過樞轉銷154樞轉地連接的內臂組件150和外臂組件152。內臂 組件150包括與凸輪軸(未示出)的低升程凸輪凸角(未示出)相互 作用的低升程接觸件156.外臂組件152包括如圖2所示的一對高升程 接觸件158a、 158b，該對高升程接觸件構造成用於與凸輪軸的一對高 升程凸輪凸角(未示出)接觸，並且位於低升程接觸件156兩側上。 內臂組件150限定一空腔160，液壓間隙調節器(未示出)的一部分可 插入該空腔中，並且內臂組件150也可繞該空腔樞轉.
如圖3所示，鎖銷外殼162容納鎖銷164a、 164b.當鎖銷164a、 164b處於接合位置時，鎖銷164a、164b限制外臂組件152繞樞轉銷154 相對於內臂組件150的獨立運動.鎖銷164a、 164b的端面165a、 165b 分別與諸如流體供給(未示出)的流體壓力源166流體連通。流體供 給從液壓間隙調節器(未示出)通過流體供給孔168供給到鎖銷外殼 162,
通過如圖1中30所示的螺線管或CV控制來自液壓間隙調節器的 流體供給。在預定的發動機操作範圍內，如圖1中16所示的ECM可 使CV30將液壓間隙調節器的流體供給在鎖銷外殼162內從低壓(P1)
(未示出)切換到高壓(P2)。當流體壓力(P2)足夠高時，施加到 鎖銷164a、 164b上的壓力足以克服由彈簧170a、 170b提供的阻力， 導致鎖銷164a、 164b從它們的縮回位置(示出)伸展到接合位置(未 示出)。當鎖銷164a、 164b處於接合位置時，外臂組件152鎖定到內 臂組件150上，並且使氣門(未示出)跟隨高升程凸輪(未示出)， 該高升程凸輪與高升程接觸件l58a、 158b相互作用.
圖3示出構造成在低升程模式中操作的SRFF機構28。在"正常"
(在P1下的流體壓力供給)操作或"低升程，，模式中，低升程凸輪凸 角使內臂組件150按照低升程凸輪的指定幾何形狀樞轉到第二位置， 並由此使氣門(未示出)打開第一預定量。在各種實施例中，可存在 不同的低模式升程輪廓，用於任何給定氣缸中的每個相鄰氣門.鎖銷 外殼162內的壓力足夠低，以便使鎖銷W4a、 l"b保持在縮回位置。 在空腔160處進入內臂組件150並且通過液壓間隙調節器供給的低壓
流體供給(Pl)的壓力不足以壓縮彈簧170並使鎖銷164a、 164b接合 來鎖定內臂組件150從屬於外臂組件152而運動。在這種情況下，氣 門(未示出)由於與內臂(150)上的低升程接觸件相互作用的低升程 凸輪(未示出)而移動。
在高升程模式(未示出)中，ECM16命令CV30將鎖銷外殼162 中的流體壓力充分地升高到較高壓力狀態(P2)，以便使鎖銷164a、 164b分別壓縮彈簧170a、 170b，並且處於接合位置，導致外臂組件152 鎖定到低升程內臂150，並且因而防止外臂組件繞樞轉銷154獨立地樞 轉.外臂組件152按照高升程凸輪凸角幾何形狀樞轉到第三位置，使 氣門打開比第一預定量大的第二預定量。本發明認識到，在許多實施 例中，將流體供給從P1切換到P2可使鎖銷164a、 164b縮回，並因此 將外臂組件152與內臂組件150分離，防止氣門(未示出)跟隨與高 升程接觸件158相互作用的高升程凸輪(未示出)。
另外，本發明預見了可能要求將流體供給維持在P2的壓力狀態中 的其它實施例，其中P2代表SRFF機構28的"正常"操作。在這種 實施例中，ECM16命令CV30將鎖銷外殼162中的流體壓力降低到較 低壓力狀態(Pl)，以便接合或分離鎖銷164a、 164b。本發明還預見 了具有單個鎖銷164的實施例，該單個鎖銷用於接合外臂組件152。
現在參照圖4，液壓控制系統32包括監控並發送從發動機傳感器 接收的信號，所述發動機傳感器包括但不限於發動機速度傳感器22、 發動機電壓傳感器24和發動機溫度傳感器26。兩級變化標誌34指示 發動機需要SRFF機構28的升程模式的變化，以維持適當的發動機操 作。SRFF定位模塊38監測兩級變化標誌34，並且將從發動機速度傳 感器22接收的測量的發動機操作速度及PM。p與預定的RPM範圍進行 比較。如果RPMop的值在預定的RPM範圍內，並且兩級變化標誌34 被設置，則SRFF定位模塊38起動CV指令模塊40.
指令模塊40通過產生並發送狀態變化指令到CV 30命令CV 30改 變其操作狀態。按照狀態變化指令，CV30將經由液壓間隙調節器提供 給鎖銷外殼162的流體供給從低壓狀態(Pl)切換到較高的壓力狀態 (P2)。當指令模塊40命令CV 30改變其狀態時，計時器模塊42將 該指令的時鐘時間存儲為Ta。比較模塊44監測流體壓力傳感器18， 並且將液壓間隙調節器29的流體通道內的壓力與預定的壓力閾值相比
較.當比較模塊44檢測到來自流體壓力傳感器18的信號，該信號指 示由液壓間隙調節器29的流體通道內的流體供給施加的壓力已超過或 下降低於預定閾值時，計時器模塊42將該第二時鐘時間存儲為Tb.計 時器模塊42繼而計算Ta與Tb之間的時間差，作為CV30對改變狀態 指令的時間響應Tact。
更新模塊46從發動機速度傳感器22、發動機電壓傳感器24和發 動機溫度傳感器26接收指示發動機工況的信號.更新模塊46繼而從 查閱表50檢索CV30的希望的時間Tdes，該時間對應於由更新模塊46
檢測的發動機工況.更新模塊46將Tact的值與Tdes相比較.如果Tact
的值已超過Tdes周圍的預定的時間範閨，則更新模塊46通過將Tdes設 置成等於Tact將新值賦給Tdes，並且作為發動機工況的函數將新值Tdes 存儲在查閱表50中。
現在參照圖5，將詳細說明液壓控制系統32。在步騍100中，如 果發動機12起動，則ECM 16將是可操作的，並且進行到步驟102。 如果發動機沒有起動，則ECM 16將不是可操作的，並且液壓控制系 統32將不起動。在步驟102中，SRFF定位模塊38判斷發動機是否在 預定的RPM範圍內操作。預定的RPM範圍是對發動機和機構特定的 範圍.如果發動機操作速度RPMop不在預定的PRM範圍內，則程序 終止.
如果RPMop在預定的RPM範圍內，則SRFF定位模塊38在步驟 104中判斷兩級變化標誌34是否被設置指示發動機要求SRFF機構28 的升程模式的變化。如果不要求SRFF機構28的位置變化，並且兩級 變化標誌34沒有被設置，則程序終止。如果兩級變化標誌34被設置， 則SRFF定位模塊38起動指令模塊40。在步驟106中，指令模塊40 產生並發送狀態變化指令，該指令指導CV 30通過將提供到鎖銷外殼 162的流體供給從低壓狀態(Pl)切換到較高壓力狀態(P2)或從P2 切換到Pl而改變其操作狀態。另外在步驟106中，計時器模塊42將 狀態變化指令的時間存儲為第一時間Ta。
在步驟108中，當比較模塊44檢測到鎖銷外殼162內由流體供給 中的變化施加的壓力已超過或下降低於預定的壓力閾值時，計時器模 塊42將對應的時間存儲為第二時間Tb。在步驟IIO中，計時器模塊42 計算Ta與Tb之間的時間差作為Tact。液壓控制系統32的響應時間是
基於Taet。在步驟112中，更新模塊46通過監測發動機速度傳感器22、 發動機電壓傳感器24和發動機溫度傳感器26確定發動機工況。
在步驟114中，更新模塊46從查閱表50檢索液壓控制系統32的 希望的時間TdM，該時間對應於步驟112中的發動機工況。在步驟116 中，更新模塊46將值Tact與Tdes相比較.如果更新模塊"確定Tact 在Tdes周圍的預定的時間範圍內，則程序終止。如果更新模塊46確定 Tact已超過Tdes周閨的預定時間範圍，則更新模塊46通過在步驟118
中將Tdes設置成等於Tact而將新值賦給Tdes.在步驟120中，查閱表50
作為在步驟112中讀取的發動機工況的函數存儲值Tdes.程序在步驟 122中終止.重要的是應注意，本發明的適用性不限於採用SRFF技術 的實施例，而是還適用於利用CV控制液壓系統的起動以管理氣門亊件 的氣門機構技術.這種氣門機構技術包括但不限於按需排量技術和其 它相關的WA技術。
另外，本發明的範圍不限於僅應用發動機部件或系統控制閥的實 施例.本發明適用於包括但不限於變速器變矩器、離合器和制動器的 採用各種閥控制操作的系統.
本領域的技術人員現在從以上說明應理解，可在各種形式中實施 本發明的寬泛教導，因此，雖然已結合其具體示例說明了本發明，但 本發明的範圍不應如此限制，因為當研究附圖、說明書和以下權利要 求書時，其它變型對於本領域的技術人員將變得顯而易見.
權利要求
1.一種用於液壓系統(HS)的控制系統，所述液壓系統控制發動機中的流體供給，所述控制系統包括計時器模塊，所述計時器模塊確定所述HS進行以下操作中的至少一個的響應時間按照狀態變化指令將所述流體供給的壓力增大到預定的閾值之上，和按照所述狀態變化指令將所述流體供給的所述壓力降低到所述預定的閾值之下；以及更新模塊，所述更新模塊基於所述HS的所述響應時間更新所述HS的希望的時間。
2. 根據權利要求l所述的控制系統，還包括 檢測所述流體供給的所述壓力的壓力傳感器.
3. 根據權利要求2所述的控制系統，還包括 控制所述流體供給的所述HS的控制閥(CV);以及 指令模塊，當所述發動機要求要求模式變化並且所述發動機在預定的操作範圍內操作時，所述指令模塊選擇性地產生並發送所述狀態 變化指令到所述CV。
4. 根據權利要求3所述的控制系統，其中當所述指令模塊將所述 狀態變化指令發送到所述CV時，所述計時器模塊存儲第一時間，並且;低於所述預定的閾值)，"述計時器模塊存儲第二時間，其中;斤述 HS的所述響應時間是基於所述第 一時間與所述第二時間之間的差。
5. 根據權利要求1所述的控制系統，其中所述HS的所述希望的 時間索引在一查閱表中，所述查閱表是預定發動機工況的函數。
6.根據權利要求5所述的控制系統，其中當所述響應時間超過用於所述預定發動機工況的所述希望的時間周圍的預定時間範圍時，所 述更新模塊將所述希望的時間更新成等於所述響應時間.
7. 根據權利要求6所述的控制系統，其中所述發動機工況是基於 發動機速度、發動機電壓、發動機溫度和流體溫度中的至少一個.
8. —種控制液壓系統(HS)的方法，所述液壓系統控制發動機中 的流體供給，所述方法包括確定所述HS進行以下操作中的至少 一個的響應時間按照狀態變 化指令將所述流體供給的壓力增大到預定的閾值之上，和按照所述狀態變化指令將所述流體供給的所述壓力降低到所述預定的閾值之下； 以及基於所述HS的所述響應時間更新所述HS的希望的時間。
9. 根據權利要求8所述的方法，還包括 檢測所述流體供給的壓力.
10. 根據權利要求9所述的方法，還包括當所述發動機要求模式變化並且所述發動機在預定的操作範圍內 操作時，選擇性地產生並發送所述狀態變化指令到所述HS的控制閥 CCVO -
11. 根據權利要求10所述的方法，還包括 當所述狀態變化指令被發送到所述CV時，存儲第一時間；以及 當所述流體供給的所述壓力超過所述預定的閾值或下降低於所述預定的閾值時，存儲第二時間，其中所述HS的響應時間是基於所述第 一時間與所述第二時間之間的差.
12. 根據權利要求8所述的方法，其中所述HS的所述希望的時間索引在一查閱表中，所述查閱表是預定發動機工況的函數，並且其中 當所述響應時間超過用於所述預定發動機工況的所述希望的時間周圍 的預定時間範圍時，所述希望的時間更新成等於所述響應時間。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中所述發動機工況是基於發 動機速度、發動機電壓、發動機溫度和流體溫度中的至少一個。
14. 一種用於控制發動機中的液壓系統(HS)的控制系統，包括檢測由流體供給施加的壓力的壓力傳感器； 控制所述流體供給的所述HS的控制閥(CV);以及 與所述壓力傳感器通訊的控制模塊，所述控制模塊選擇性地產生 並發送狀態變化指令到所述CV，確定所述HS對以下操作中至少一個 的響應時間按照所述狀態變化指令將所述流體供給的所述壓力增大 到預定的閾值之上和按照所述狀態變化指令將所述流體供給的所述壓 力降低到所述預定的閾值之下，並且基於所述HS的所述響應時間更新 所述HS的希望的時間.
15. 根據權利要求14所述的控制系統，其中當所述發動機要求模 式變化並且所述發動機在預定的操作範圍內操作時，所述控制模塊選 擇性地產生並發送所述狀態變化指令到所述CV。
16. 根據權利要求15所述的控制系統，其中所述控制模塊在將所 述狀態變化指令發送到所述CV時存儲第 一時間，並且在測到所述流體^第二時間，其中所述HS的所述響應時間是基於所述第 一時間與所述 第二時間之間的差。
17. 根據權利要求14所述的控制系統，其中所述HS的所述希望 的時間索引在一查閱表中，所述查閱表是預定的發動機工況的函數。
18. 根據權利要求17所述的控制系統，其中當所述響應時間超過 用於所述預定的發動機工況的所述希望的時間周圍的預定時間範圍 時，所述控制模塊將所述希望的時間更新成等於所述響應時間.
19. 根據權利要求18所述的控制系統，其中所述發動機工況是基 於發動機速度、發動機電壓、發動機溫度和流體溫度中的至少一個.
全文摘要
本發明公開了一種用於液壓系統(HS)的控制系統和方法，該液壓系統控制發動機中的流體供給，該控制系統包括計時器模塊，該計時器模塊確定HS進行以下操作中的至少一個的響應時間按照狀態變化指令將流體供給的壓力增大到預定的閾值之上，以及按照所述狀態變化指令將所述流體供給的所述壓力降低到所述預定的閾值之下。更新模塊基於HS的響應時間更新HS的希望的時間。
文檔編號F01L9/02GK101096920SQ20071012628
公開日2008年1月2日 申請日期2007年6月29日 優先權日2006年6月30日
發明者R·J·皮裡克 申請人:通用汽車環球科技運作公司