專利名稱：裝有dpcs以縮短發(fā)動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度的相位器的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的參照本申請(qǐng)要求享有對(duì)2002年4月22日提出申請(qǐng)的標(biāo)題為“安裝DPCS(差壓控制系統(tǒng))以縮短發(fā)動(dòng)機(jī)軸向長(zhǎng)度的相位器”的臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/374334所公開(kāi)的發(fā)明的發(fā)明權(quán)，并按美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)條款35USC§119(e)要求享有優(yōu)先權(quán)，上述申請(qǐng)內(nèi)容納入本文作為參考。
相關(guān)技術(shù)說(shuō)明研究下列美國(guó)專利所公開(kāi)的信息對(duì)于探討本發(fā)明的技術(shù)背景是有益的，這些專利的內(nèi)容全部納入本發(fā)明作為參考。
如同美國(guó)專利No.5107804所公開(kāi)的，一種控制用來(lái)調(diào)節(jié)流入和流出葉輪室或活塞型凸輪相位器的油流量的滑閥位置的方法是外部安裝一種電磁DPCS(差壓控制系統(tǒng))。


圖1示出一種滑閥28，它由套筒31和帶孔的柱塞25構(gòu)成，柱塞25可在套筒31內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)。圖中未示出相位器60的細(xì)節(jié)。在圖中示出通往前后室的通道91僅僅是為了示例性說(shuō)明，該通道與所用的相位器的類型有關(guān)。上述的帶孔的柱塞25的位置由安裝在外部的供入發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓2的電磁DPCS1來(lái)控制，上述的DPCS1利用發(fā)動(dòng)機(jī)油壓2推動(dòng)滑閥28的一個(gè)端部。上述柱塞兩端10的直徑相同。
上述的DPCS1對(duì)柱塞25的附件3起作用。脈沖波通入激勵(lì)電磁閥5的繞組4。柱塞兩端10的面積通常為78.5mm2(直徑10mm)。來(lái)自PWM電磁閥或比例電磁閥5的控制壓力推動(dòng)活塞6，該活塞6的面積通常為157mm2(其直徑為14mm)。上述的外部安裝的系統(tǒng)，其電磁閥和活塞都安裝在凸輪相位器的前面。安裝在相位器內(nèi)的彈簧可在電磁閥失效時(shí)將柱塞推至其非工作位置。
電磁閥5最好由根據(jù)控制信號(hào)而通入繞組4的電流來(lái)控制。上述控制信號(hào)最好直接由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制器(ECU)發(fā)出?？梢允闺姶砰y5通常處于打開(kāi)狀態(tài)(見(jiàn)曲線圖9)或通常關(guān)閉狀態(tài)(見(jiàn)曲線圖11)。
上述的外部安裝控制系統(tǒng)存在一些缺點(diǎn)。上述外部安裝的差壓控制系統(tǒng)要求電磁閥5和控制活塞6安裝在前蓋7上或安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)體上。這就增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度。無(wú)論安裝在什么部位，發(fā)動(dòng)機(jī)第二供油管2都必須通至電磁閥控制系統(tǒng)。
美國(guó)專利No.5172659和5184578公開(kāi)的控制系統(tǒng)利用對(duì)滑閥兩端的液壓力。美國(guó)專利No.5184578公開(kāi)的控制系統(tǒng)中，可檢測(cè)曲軸和凸輪的位置，而且由脈沖寬度調(diào)制(PWM)電磁閥驅(qū)動(dòng)滑閥來(lái)控制相位器的致動(dòng)，閉合回路控制系統(tǒng)檢測(cè)凸輪與曲軸之間的相位差，從而操縱滑閥的作業(yè)。
美國(guó)專利No.5497738采用一種可調(diào)壓力電磁閥以通過(guò)中心安裝滑閥來(lái)控制相位角。這種可調(diào)壓力電磁閥可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)相位器的位置。由電磁致動(dòng)器(最好是可調(diào)壓力電磁閥型的致動(dòng)器)對(duì)安裝在相位器中央的帶孔的滑閥的端部施加壓力，這種壓力根據(jù)由監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)各種參數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(ECU)發(fā)出的電子信號(hào)直接作用在帶孔的柱塞上。
上述的ECU接收來(lái)自各種傳感器的相應(yīng)于凸輪軸和曲軸位置的信號(hào)，并利用這種信息計(jì)算相對(duì)相位角。最好采用一種可糾正一些相位角誤差的閉合回路反饋系統(tǒng)。采用上述的可調(diào)壓力電磁閥系統(tǒng)可解決滯緩動(dòng)態(tài)響應(yīng)的問(wèn)題。這種裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)可達(dá)到滑閥的機(jī)械響應(yīng)那么快速，當(dāng)然此普通的(全液壓的)差壓控制系統(tǒng)快得多。上述的較快響應(yīng)允許使用增大的閉合回路放大系數(shù)，這就可使控制系統(tǒng)對(duì)部件的尺寸容差和工作環(huán)境不那么敏減感。
圖1簡(jiǎn)單示出現(xiàn)有技術(shù)中公知的外部安裝的PWM DPCS；圖2簡(jiǎn)單示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的內(nèi)部安裝的DPCS；圖3簡(jiǎn)單示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的內(nèi)部安裝的具有位置傳感器的DPCS；圖4示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的DPCS控制系統(tǒng)的方框圖；圖5示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的具有位置反饋的DCPS控制系統(tǒng)的方框圖；本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明采用內(nèi)部DPCS對(duì)柱塞的一個(gè)端部供給發(fā)動(dòng)機(jī)油壓，并對(duì)其面積比柱塞另一端部大一倍的活塞供給電磁控制壓力。柱塞的承受控制壓力的端部的面積比承受發(fā)動(dòng)機(jī)油壓的端部的面積大，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，較大端部的面積比較小端部的面積大一倍。由一種PWM電磁閥或比例電磁閥控制供給到柱塞的較大端部的油流量。
在相位器內(nèi)安裝的彈簧可在電磁閥失效的情況下將柱塞推至其非工作位置。電磁閥失效時(shí)，需要將相位器導(dǎo)引至故障保險(xiǎn)狀態(tài)。這就要求將柱塞強(qiáng)制返回其行程的一個(gè)端部。
采用這種控制系統(tǒng)時(shí)，上述控制壓力總是等于發(fā)動(dòng)機(jī)油壓的一個(gè)百分率?？蓪⑦@種控制系統(tǒng)的控制信號(hào)百分率與控制壓力百分率的關(guān)系映入控制器中，這種關(guān)系可隨發(fā)動(dòng)機(jī)油壓和溫度的變化而改變。在此情況下，控制規(guī)律積分器可補(bǔ)償一些相位設(shè)定點(diǎn)誤差。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的軸向長(zhǎng)度不是一個(gè)關(guān)注的問(wèn)題，那么可添設(shè)一種傳感器來(lái)檢測(cè)滑閥的位置。
減少上述誤差的一個(gè)方法是安裝一種位置傳感器來(lái)檢測(cè)滑閥的位置，并設(shè)置一個(gè)控制回路來(lái)控制滑閥的位置。這類控制系統(tǒng)可以減少柱塞和電磁控制系統(tǒng)中的任何摩擦的或磁性的滯后現(xiàn)象。還設(shè)置另一個(gè)回路來(lái)控制相位角。對(duì)滑閥位置添加一個(gè)偏離值以使滑閥移至其穩(wěn)定狀態(tài)或者說(shuō)零位置。需要這個(gè)零位置是為了使柱塞可向內(nèi)移動(dòng)而沿一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)相位器，并可向外移動(dòng)而沿另一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)相位器。
在普通的凸輪分度計(jì)上，由于反向的凸輪扭轉(zhuǎn)，油可從許多通道漏出，其中包括相位器漏泄、進(jìn)端口(凸輪軸頸支承)漏泄、4通安裝孔漏泄、4通柱塞空隙漏泄和零位置漏泄。凸輪分度器4通閥具有一個(gè)“封閉零”位置以保持穩(wěn)定位置。與此有關(guān)的問(wèn)題是沒(méi)有油通過(guò)端口進(jìn)入相位器以補(bǔ)充漏掉的油。因此，4通閥需要有一個(gè)甚不密封的零位置以補(bǔ)充漏泄的油。這種增加的縫隙(負(fù)重疊)在反向扭轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)給從一個(gè)室流至另一個(gè)室的油提供直接的通路，這就會(huì)增大相位器的振動(dòng)。所以，對(duì)于4通閥上增加的漏泄通路和負(fù)重疊，腔室體積必須增大以便使漏掉的油的體積僅是相位器的總?cè)莘e的一個(gè)小的百分率。
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)有利地采用一種敞開(kāi)的零位柱塞控制閥。使補(bǔ)充的油直接流過(guò)止逆閥而進(jìn)入前室和后室。止逆閥可防止油反向流動(dòng)，從而使來(lái)自凸輪扭轉(zhuǎn)的反作動(dòng)力減至最小。上述措施加上相位器漏泄減小就可減輕相位器的過(guò)大振動(dòng)。在相位器轉(zhuǎn)子中設(shè)置上述的控制系統(tǒng)可提高靈敏度并減輕相位器振動(dòng)。
下面參看圖2和4，本發(fā)明的內(nèi)部DPCS對(duì)柱塞25的一端19供給來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)油壓32的油壓13，并在柱塞25的另一端21上對(duì)活塞12供給電磁閥控制壓力14。在該系統(tǒng)中，柱塞的承受控制壓力14的端部21的面積大于承受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)油壓32的壓力的端部19。在優(yōu)選實(shí)施例中，柱塞端部21的面積比其端部19大一倍。由PWM電磁閥15或者比例電磁閥控制流至柱塞的大端部21的油。
供給到相位器60的發(fā)動(dòng)機(jī)油壓大小總是100％。電磁閥控制壓力14可從0％至100％負(fù)載循環(huán)變化。由電磁閥15來(lái)控制供到柱塞的大端部21的電磁閥控制壓力14的百分率。安裝在相位器內(nèi)的彈簧18可在電磁閥發(fā)生故障時(shí)推動(dòng)柱塞25到其非工作位置。
可從一個(gè)凸輪軸承92通過(guò)凸輪33的中心供入油。凸輪軸33可看作是單凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的唯一凸輪軸(上置凸輪軸型式或在缸體內(nèi)的凸輪軸型式)。另外，也可將凸輪軸33看成是雙凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣閥工作凸輪軸或排氣閥工作凸輪軸。
電磁閥15最好由根據(jù)控制信號(hào)通入繞組16的電流來(lái)控制。控制信號(hào)最好直接從發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(ECU)48發(fā)出。控制信號(hào)與控制壓力直線地成正比(見(jiàn)圖2中的曲線圖17)。
圖4示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的控制系統(tǒng)的方框圖。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器(ECU)48根據(jù)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種要求和系統(tǒng)的參數(shù)(溫度、節(jié)流閥位置、油壓、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等)確定一個(gè)相位設(shè)定點(diǎn)49。該設(shè)定點(diǎn)經(jīng)過(guò)濾波(50)，并與控制回路中的VCT(可調(diào)凸輪定時(shí)控制器)相位測(cè)量信號(hào)64相結(jié)合(51)，上述控制回路包括PI控制器、相位補(bǔ)償器53和防繞緊邏輯線路54，該回路的輸出與零負(fù)載循環(huán)信號(hào)55相結(jié)合(56)進(jìn)入電磁閥15(最好是PWM電磁閥)，該電磁閥對(duì)柱塞25的大端21上的活塞12供給壓力100，對(duì)柱塞25的另一端19供給油壓32。
上述的DPCS控制位于相位器60的中心的柱塞25的移動(dòng)?；y28也控制流體(發(fā)動(dòng)機(jī)的油)驅(qū)動(dòng)VCT相位器60，其方法是對(duì)葉輪室施加壓力或變換通道，使凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖59可驅(qū)動(dòng)相位器60。凸輪的位置由凸輪傳感器61檢測(cè)。曲軸的位置(即與曲軸相連接的相位傳動(dòng)鏈輪的位置)由傳感器62檢測(cè)，該兩位置之差由VCT相位測(cè)量電路63用來(lái)發(fā)生VCT相位信號(hào)64，該信號(hào)的反饋構(gòu)成了回路。
在圖2和4的系統(tǒng)中，兩種控制壓力總是等于發(fā)動(dòng)機(jī)油壓的一個(gè)百分率。將控制系統(tǒng)的控制信號(hào)的百分率與控制壓力的百分率的關(guān)系映入控制器內(nèi)。這種關(guān)系隨發(fā)動(dòng)機(jī)油壓和溫度的變化而改變。在這種情況下，控制規(guī)律積分器可補(bǔ)償一些相位設(shè)定點(diǎn)的誤差。
下面參看圖3和5，本發(fā)明通過(guò)在滑閥位置上安置一個(gè)位置傳感器34減小上述的誤差。上述的位置傳感器34用于檢測(cè)柱塞25的位置。雖然在圖中示出位置傳感器34與柱塞25直接連接，但是也不一定要這樣連接，例如，位置傳感器34與柱塞25可按光學(xué)法、電容法或磁性法相連接?？捎米鞅景l(fā)明的位置傳感器34的包括(但不限于)線性電位計(jì)、霍爾效應(yīng)傳感器、磁帶終止傳感器。
圖5示出本發(fā)明的上述實(shí)施例的控制電路的方框圖，該電路采用一條反饋回路來(lái)控制滑閥的位置，從而減少了柱塞和電磁閥控制系統(tǒng)中的任何摩擦的或磁性的滯后現(xiàn)象。第二條反饋回路控制相位角。內(nèi)回路37控制滑閥位置，外回路(與圖4所示的回路相似)控制相位角。最好對(duì)滑閥位置添加一個(gè)偏離值，以使滑閥移至其穩(wěn)定狀態(tài)或者說(shuō)零位置，有這個(gè)零位置柱塞就可向內(nèi)移動(dòng)而沿一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)相位器并可向外移動(dòng)而沿另一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)相位器。
圖5的基本相位控制回路與圖4的相同，圖中電路相同部分不再專門討論。圖5所示本發(fā)明的實(shí)施例與圖4所示實(shí)施例之間的差別在于設(shè)置了一個(gè)從相位補(bǔ)償器53輸出端開(kāi)始的內(nèi)控制回路37。相位補(bǔ)償器53的輸出與零位置偏離65和柱塞位置傳感器34的輸出69相結(jié)合(71)，并輸入到對(duì)柱塞25的大端21上的活塞12供給壓力100的DWM閥15。由位置傳感器34檢測(cè)出中心安裝滑閥28的位置，位置傳感器34的輸出69的反饋形成控制回路37。
與圖4中的曲線圖42所示的位置隨負(fù)載循環(huán)的增加而變化的情況有所不同，如圖5中的曲線圖44所示，當(dāng)加入位置傳感器控制回路37時(shí)，位置與位置設(shè)定點(diǎn)41呈線性關(guān)系。
因此，應(yīng)當(dāng)明白，本文所述的本發(fā)明的實(shí)施例僅僅是說(shuō)明本發(fā)明原理的應(yīng)用，本文對(duì)所述各實(shí)施例細(xì)節(jié)的涉及無(wú)意要限制權(quán)利要求書(shū)的范圍，權(quán)利要求書(shū)本身記載了被認(rèn)為對(duì)本發(fā)明是必不可少的各種特征。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，所述的內(nèi)燃機(jī)具有一個(gè)曲軸、至少一個(gè)凸輪軸、一個(gè)與曲軸相連接的凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)具有安裝在上述至少一個(gè)凸輪軸上的內(nèi)部分和一個(gè)與上述凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接的同軸的外部分的可調(diào)凸輪相位器，上述的內(nèi)部分和外部分的相對(duì)角度位置可根據(jù)流體控制輸入來(lái)控制，因此上述曲軸與上述至少一個(gè)凸輪軸的相對(duì)相位可通過(guò)改變上述可調(diào)凸輪相位器的流體控制輸入端的流體來(lái)變換，上述的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置包括a)一個(gè)具有可滑動(dòng)地安裝在位于可調(diào)凸輪相位器的內(nèi)部分中心的軸線上的套筒內(nèi)的柱塞的滑閥(28)，上述套筒具有多個(gè)與可調(diào)凸輪相位器的流體控制輸入端相連接的孔道，因此，套筒內(nèi)柱塞的軸向移動(dòng)控制著可調(diào)凸輪相位器的流體控制輸入端的流體流量，其中，上述的柱塞具有第一端部(19)和第二端部(21)，其中，第二端(21)的面積大小第一端(19)的面積；和b)一個(gè)內(nèi)部的差壓控制系統(tǒng)，它具有一個(gè)電磁閥(15)，該閥(15)具有一個(gè)用于控制對(duì)柱塞供給的壓力流體的電輸入端和一個(gè)與柱塞的第二端(21)相連接的壓力輸出端(14)。其中，在電輸入端的電信號(hào)引起供給柱塞的第二端的壓力輸出發(fā)生變化，從而使柱塞在套筒內(nèi)沿軸內(nèi)移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，上述的電磁閥選自由脈沖寬度調(diào)制(PWM)電磁閥和比例電磁閥組成的組群。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，它還具有一個(gè)安裝在相位器上的彈簧，其中，上述彈簧可在電磁閥失效時(shí)將柱塞推到一個(gè)非工作位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于還包括c)連接到由可調(diào)凸輪定時(shí)裝置控制的上述曲軸和至少一個(gè)凸輪軸上的VCT相位檢測(cè)器(61)(62)；和d)一個(gè)VCT控制電路，它包括一個(gè)與上述VCT相位檢測(cè)器相連接的凸輪相位輸入端；一個(gè)用于接收顯示所需的凸輪軸與曲軸的相對(duì)相位的信號(hào)的相位設(shè)定點(diǎn)輸入端；一個(gè)與VCT相位檢測(cè)器相連接的凸輪相位輸入端；一個(gè)包括一個(gè)與零負(fù)載循環(huán)信號(hào)(55)相連接的第一輸入端、一個(gè)與相位補(bǔ)償器的輸出端相連接的第二輸入端和一個(gè)輸出端和配合器(56)；一個(gè)與配合器輸出端相連接的電磁閥激勵(lì)輸入端；一個(gè)與電磁閥相連接的電磁閥激勵(lì)輸出端；一個(gè)與滑閥相連接的油壓輸入端；一個(gè)接收各種信號(hào)的信號(hào)處理電路，上述的各種信號(hào)來(lái)自上述的相位設(shè)定點(diǎn)輸入端、凸輪相位輸入端、電磁閥激勵(lì)輸入端和油壓輸入端，上述信號(hào)處理電路將信號(hào)輸出到電磁閥激勵(lì)輸出端，這樣，當(dāng)將相位設(shè)定點(diǎn)信號(hào)施加在相位設(shè)定點(diǎn)輸入端時(shí)，控制電路便在電磁閥激勵(lì)輸出端生一個(gè)電信號(hào)，以調(diào)制經(jīng)控制端口提供的油壓值，并移動(dòng)柱塞來(lái)控制可調(diào)凸輪相位器以變換由相位設(shè)定點(diǎn)信號(hào)所選定的凸輪軸的相位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，它還包括c)一個(gè)與柱塞相連接的位置傳感器(34)，該傳感器具有顯示柱塞實(shí)際位置的位置信號(hào)輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，它還包括d)連接到由可調(diào)凸輪定時(shí)裝置所控制的上述曲軸和至少一個(gè)凸輪軸上的VCT相位檢測(cè)器(61)(62)；和e)一個(gè)VCT控制電路，它包括一個(gè)與VCT相位檢測(cè)器相連接的凸輪相位輸入端；一個(gè)用于接收顯示所需的凸輪軸與曲軸的相對(duì)相位的信號(hào)的相位設(shè)定點(diǎn)輸入端；一個(gè)與位置信號(hào)輸出端相連接的柱塞位置輸入端；一個(gè)與電磁閥的電輸入端相連接電磁激勵(lì)輸出端；和一個(gè)與滑閥相連接的油壓輸入端；一個(gè)接收各種信號(hào)的信號(hào)處理電路，所述的各種信號(hào)來(lái)自相位設(shè)定點(diǎn)輸入端、凸輪相位輸入端和滑閥位置輸入端，上述信號(hào)處理電路將處理信號(hào)發(fā)給電磁激勵(lì)輸出端，從而當(dāng)將相位設(shè)定點(diǎn)信號(hào)施加在相位設(shè)定點(diǎn)輸入端時(shí)，控制電路便在電磁激勵(lì)輸出端產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)以調(diào)制經(jīng)控制端口提供的油壓值，并使柱塞移動(dòng)從控制可調(diào)凸輪相位器來(lái)變換由相位設(shè)定點(diǎn)信號(hào)所選定的凸輪軸的相位。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，上述的信號(hào)處理電路包括一個(gè)用于控制相位角并與相位設(shè)定點(diǎn)輸入端、凸輪相位輸入端和電磁激勵(lì)輸出端相連接的外回路；和一個(gè)用于控制滑閥位置并與滑閥位置輸入端和上述內(nèi)回路相連接的內(nèi)回路；因此，可由上述內(nèi)回路根據(jù)滑閥位置來(lái)改變由外回路確定的電磁激勵(lì)輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，a)上述的外回路包括i)一個(gè)防繞緊回路，它包括A)一個(gè)具有一個(gè)與設(shè)定點(diǎn)輸入端相連接的第一輸入端、一個(gè)與凸輪相位輸入端相連接的第二輸入端和一個(gè)輸出端的第一PI控制器(52)；B)一個(gè)具有一個(gè)與第一PI控制器的輸出端相連接的輸入端和一個(gè)第一輸出端和一個(gè)第二輸出端的相位補(bǔ)償器；和C)一個(gè)具有一個(gè)與相位補(bǔ)償器的第二輸出端相連的輸入端和一個(gè)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(gè)具有一個(gè)與零位置偏離信號(hào)(65)相連接的第一輸入端、一個(gè)與相位補(bǔ)償器輸出端相連接的第二輸入端、一個(gè)第三輸入端和一個(gè)輸出端的配合器(71)；和iii)一個(gè)具有一個(gè)與上述配合器的輸出端相連接的輸入端和一個(gè)與電磁激勵(lì)輸入端相連接的輸出端的第二PI控制器(66)；和b)上述的內(nèi)回路具有將滑閥位置輸入端與配合器的第三輸入端相連接的連接線路。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，上述的位置傳感器(34)選自由線性電位計(jì)、霍爾效應(yīng)傳感器和磁帶終止傳感器組成的組群。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，上述柱塞與位置傳感器的連接方法選自由直接連接、光學(xué)連接、磁性連接和電容連接組成的組群。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置，其特征在于，上述柱塞的第二端部的面積比其第一端部的面積大一倍。
12.一種內(nèi)燃機(jī)，包括a)一根曲軸；b)至少一根凸輪軸；c)一個(gè)與上述曲軸相連接的凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；d)一個(gè)具有一個(gè)安裝在上述的至少一個(gè)凸輪軸上的內(nèi)部分和一個(gè)與上述凸輪傳動(dòng)裝置相連接的外部分的可調(diào)凸輪相位器，上述內(nèi)部分與外部分的相對(duì)角度位置可根據(jù)流體控制輸入來(lái)控制，因此，上述曲軸與至少一個(gè)凸輪軸的相對(duì)相位可通過(guò)改變可調(diào)凸輪相位器的流體控制輸入端的流體來(lái)變換；和e)一個(gè)可調(diào)凸輪定時(shí)系統(tǒng)，包括i)一個(gè)具有滑動(dòng)地安裝在位于上述可調(diào)凸輪相位器的內(nèi)部分中心的軸線上的套筒內(nèi)的柱塞的滑閥，上述套筒具有多個(gè)與可調(diào)凸輪相位器的流體控輸入端相連接的孔道，因此，柱塞在套筒內(nèi)的軸向移動(dòng)可控制可調(diào)凸輪相位器的流體控制輸入端的流體流量，其中上述柱塞具有第一端部和第二端部，其中，第二端部的面積大于第一端部的面積。ii)一個(gè)內(nèi)部的差壓控制系統(tǒng)，它包括一個(gè)電磁閥，該電磁閥具有一個(gè)用于控制供給柱塞的流體壓力的電輸入端和一個(gè)與柱塞的第二端部相連接的壓力輸出端。其中，在上述電輸入端上的電信號(hào)會(huì)使供給柱塞的壓力輸出發(fā)生變化，從而使柱塞在套筒內(nèi)沿軸向移動(dòng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的電磁閥自由脈沖寬度調(diào)制電磁閥或比例電磁閥組成的組群。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的可調(diào)凸輪定時(shí)系統(tǒng)還具有一個(gè)安裝在相位器內(nèi)的彈簧，其中，該彈簧可在電磁閥失效時(shí)將柱塞推移至一個(gè)非工作位置上。
15.根據(jù)權(quán)利要求12的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的可調(diào)凸輪定時(shí)系統(tǒng)還包括iii)連接到由可調(diào)凸輪定時(shí)裝置控制的上述曲軸和至少一個(gè)凸輪軸上的VCT相位檢測(cè)器；和iv)一個(gè)VCT控制電路，包括一個(gè)與VCT相位檢測(cè)器相連接的凸輪相位輸入端；一個(gè)用于接收顯示所需的凸輪軸和曲軸的相對(duì)相位的信號(hào)的相位設(shè)定點(diǎn)輸入端；一個(gè)與VCT相位檢測(cè)器相連接的凸輪相位輸入端；一個(gè)具有一個(gè)與零負(fù)載循環(huán)信號(hào)相連接的第一輸入端、一個(gè)與相位補(bǔ)償器的輸出端相連接的第二輸入端和一個(gè)輸出端的配合器；一個(gè)與上述配合器的輸出端相連接的電磁激勵(lì)輸入端；一個(gè)與電磁閥相連接的電磁激勵(lì)端出端；一個(gè)與電磁閥相連接的油壓輸入端；一個(gè)接收各種信號(hào)的信號(hào)處理電路，上述的各種信號(hào)來(lái)自相位設(shè)定點(diǎn)輸入端、凸輪相位輸入端、電磁激勵(lì)輸入端和油壓輸入端，上述的信號(hào)處理電路將處理的信號(hào)發(fā)至電磁激勵(lì)輸出端，從而當(dāng)將相位設(shè)定點(diǎn)信號(hào)施加在相位設(shè)定點(diǎn)輸入端時(shí)控制電路便在電磁激勵(lì)輸出端產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，以調(diào)制經(jīng)控制端口提供的油壓值并移動(dòng)柱塞以控制可調(diào)凸輪相位器來(lái)變換由相位設(shè)定點(diǎn)信號(hào)所選定的凸輪軸的相位。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置還包括iii)一個(gè)與柱塞相連接并具有顯示柱塞實(shí)際位置的位置信號(hào)輸出端的位置傳感器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的可調(diào)凸輪定時(shí)裝置還包括iv)連接到由可調(diào)凸輪定時(shí)裝置控制的上述曲軸和至少一個(gè)凸輪軸上的VCT相位檢測(cè)器；v)一個(gè)VCT控制電路，它包括一個(gè)與VCT相位檢測(cè)器相連接的凸輪相位輸入端；一個(gè)用于接收顯示所需的凸輪軸與曲軸的相對(duì)相位角的信號(hào)的相位設(shè)定點(diǎn)輸入端；一個(gè)與位置信號(hào)輸出端相連接的柱塞位置輸入端；一個(gè)與電磁閥的電輸入端相連的電磁激勵(lì)輸出端；一個(gè)與滑閥相連接的油壓輸入端；一個(gè)接收各種信號(hào)的信號(hào)處理電路，所述的各種信號(hào)來(lái)自相位設(shè)定點(diǎn)輸入端、凸輪相位輸入端、和滑閥位置輸入端，上述的信號(hào)處理電路將信號(hào)發(fā)至電磁激勵(lì)輸出端，從而當(dāng)將相位設(shè)定值信號(hào)施加在相位設(shè)定點(diǎn)輸入端時(shí)，控制電路便在電磁激勵(lì)輸出端產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)，以調(diào)制經(jīng)控制端口提供的油壓值，并使柱塞移動(dòng)以控制可調(diào)凸輪相位器來(lái)變換由相位設(shè)定點(diǎn)信號(hào)所選定的凸輪軸的相位。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的信號(hào)處理電路包含一個(gè)與相位設(shè)定點(diǎn)輸入端、凸輪相位輸入端和電磁激勵(lì)輸出端相連接用于控制相位角的外回路；和一個(gè)與滑閥位置輸入端和上述內(nèi)回路相連接用于控制滑閥位置的內(nèi)回路；因此，可由內(nèi)回路根據(jù)滑閥位置來(lái)改變由外回路設(shè)定的電磁激勵(lì)輸出。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，a)上述的外回路含有i)一個(gè)防繞緊回路，它包括A)一個(gè)具有一個(gè)與設(shè)定點(diǎn)輸入端相連接的第一輸入端、一個(gè)與凸輪相位輸入端相連接的第二輸入端、一個(gè)第三輸入端和一個(gè)輸出端的第一PI控制器；B)一個(gè)具有一個(gè)與上述第一PI控制器的輸出端相連接的輸入端和一個(gè)第一輸出端和一個(gè)第二輸出端的相位補(bǔ)償器；C)一個(gè)具有一個(gè)與相位補(bǔ)償器的第二輸出端相連接的輸入端和一個(gè)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；ii)一個(gè)具有一個(gè)與零位置偏離信號(hào)相連接的第一輸入端、一個(gè)與相位補(bǔ)償器輸出端相連接的第二輸入端、一個(gè)第三輸入端和一個(gè)輸出端的配合器；和iii)一個(gè)具有一個(gè)與配合器的輸出端相連接的輸入端和一個(gè)與電磁閥激勵(lì)輸入端相連接的輸出端的第二PI控制器；和b)上述的內(nèi)回路包括可將滑閥位置輸入端與配合器的第三輸入端相連接的連接線路。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的位置傳感器選自由線性電位計(jì)、霍爾效應(yīng)傳感器和磁帶終止傳感器組成的組群。
21.根據(jù)權(quán)利要求16的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述的柱塞與位置傳感器的連接方法選自由直接連接、光學(xué)連接、磁性連接和電容連接組成的組群。
22.根據(jù)權(quán)利要求12的內(nèi)燃機(jī)，其特征在于，上述柱塞的第二端部的面積比其第一端的面積大一倍。
23.在一種具有可用于改變凸輪軸相對(duì)于曲軸的相位角的可調(diào)凸輪軸定時(shí)裝置的內(nèi)燃機(jī)中，調(diào)節(jié)從流體源流至一種用于將曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給一個(gè)殼體的裝置的流體流量的方法，包含如下步驟檢測(cè)凸輪軸和曲軸的位置；計(jì)算凸輪軸與曲軸之間的相對(duì)相位角；該計(jì)算步驟采用一種用于處理來(lái)自上述檢測(cè)步驟的信息的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，該控制器還可根據(jù)相位角誤差調(diào)節(jié)指令信號(hào)；控制滑動(dòng)地安置在滑閥體內(nèi)的帶孔的柱塞的位置，其中，上述柱塞具有第一端部和第二端部，其中，上述第二端部的面積大于上述第一端部的面積，上述的控制步驟采用一種包括電磁閥的內(nèi)部差壓控制系統(tǒng)，該電磁閥具有一個(gè)用于控制供給柱塞的流體壓力的電輸入端和一個(gè)與柱塞的第二端部相連接的壓力輸出端，其中，上述電輸入端上的電信號(hào)可使供給柱塞第二端部的壓力輸出發(fā)生變化，從而引起柱塞在套筒內(nèi)沿軸向移動(dòng)；將流體從流體源通過(guò)滑閥供給一種用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給凸輪軸的裝置，上述滑閥選擇性地允許和阻止流體流過(guò)進(jìn)油管道和回油管道；和將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給凸輪軸，其方法是改變凸輪軸相對(duì)于曲軸的相位角，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)一種安裝在凸輪軸上的一個(gè)殼體傳遞的，上述殼體還可隨凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并可相對(duì)于凸輪軸擺動(dòng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于，上述的控制帶孔的柱塞的位置的步驟還采用了與柱塞相連接的位置傳感器，其中，上述位置傳感器檢測(cè)柱塞的位置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其特征在于，上述的位置傳感器選自由線性電位計(jì)、霍爾效應(yīng)傳感器和磁帶終止傳感器組成的組群。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其特征在于，上述柱塞的第二端部的面積比其第一端部大一倍。
全文摘要
采用一種內(nèi)部的差壓控制系統(tǒng)(DPCS)對(duì)柱塞的一端(19)供給發(fā)動(dòng)機(jī)油壓(32、13)，并對(duì)其面積比上述柱塞的一端(19)大一倍的活塞(12)供給電磁控制壓力(14)。承受該控制壓力的柱塞端部(21)的面積最好比承受發(fā)動(dòng)機(jī)油壓的柱塞端部(19)大一倍。安裝在相位器內(nèi)的彈簧18可在電磁閥發(fā)生故障時(shí)推動(dòng)柱塞(25)至其非工作位置。由脈沖寬度調(diào)制(PWM)電磁閥(15)或比例電磁閥控制供給柱塞(25)的大端部(21)的油流量。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，還采用位置傳感器(34)控制滑閥(28)的位置。
文檔編號(hào)F02D45/00GK1453455SQ0312320
公開(kāi)日2003年11月5日 申請(qǐng)日期2003年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月22日
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