专利名称：控制凸轮相位器的中心安置滑阀的双pwm控制装置的制作方法
相关申请本申请要求享有2002年4月22日提出申请的标题为“控制凸轮相位器的中心安置滑阀的双PWM控制装置”的临时申请No.60/374597的发明权，并根据美国临时专利申请35USC§119(e)要求享有优先权，并且上述申请纳入本文作为参考。
本发明的背景本发明领域本发明涉及一种用于控制可调凸轮轴定时(VCT)装置的工作的液压控制系统，更具体地说，本发明涉及一种采用双脉冲宽度调制(PWM)的电磁阀或4通阀以控制凸轮相位器的控制系统。
相关技术的说明美国专利No.4627825采用两个电磁阀分别操纵一个阀使相位器沿一个方向或另一个方向致动。其压力直接驱动相位器。
美国专利No.5150671采用一种电磁操纵的外部滑阀以供给变换的液压来驱动中心滑阀。上述的外部滑阀是两通的PWM阀。
美国专利No.5333577公开了一种采用线性电磁阀的滑阀的闭合回路控制装置。该专利说明了根据偏离所需角度和温度的偏差计算电磁阀位置的要领。
美国专利No.5363817说明了一种避免工作偏差的控制策略。
美国专利No.5666914公开了一种在转子上具有导阀的叶轮相位器。
研究下列专利所公开的信息对于探讨本发明的背景是有益的，它们的内容全都纳入本文作为参考。
现有许多控制滑阀位置的方法，所述的滑阀用于控制流入和流出叶轮室或活塞型凸轮相位器的油的流量，上述的控制滑阀位置的方法包括美国专利No.5107804公开的外部安装的螺线管DPCS(差压控制系统)、美国专利No.5497738公开的可调强力螺线管和美国专利5218935公开的步进马达。
虽然可调的强力螺线管(VFS)可减少控制系统对于来自发动机的油压的依附性；并且无需设置具有不同直径的柱塞，但是，确实需要将它安装在凸轮相位器的前面，这就使发动机长度增加。上述的VFS(可调强力螺线管)克服弹簧力而推动中心安置滑阀的一端，上述弹簧在螺线管失效时会使滑阀返回到非工作的故障保险位置。
上述的步进马达控制系统由于安装在凸轮相位器的前面，故也增加发动机的长度。这种系统对于相位器的故障保险位置的控制很费事，一旦步进马达断电，它的位置将不会回到故障保险位置。
本发明的概述本发明具有用于控制中心安置的滑阀的一个远处安装的4通阀或两个电磁阀，在4通阀的实施例中，一个控制端口对滑阀的一端提供油压，另一个控制端口对柱塞的另一端提供油压。在具有两个电磁阀的实施例中，一个电磁阀控制端口对柱塞的一端供油，另一个电磁阀控制端口对其另一端供油。采用这两种控制系统，两种控制压力总是等于发动机油压的一个百分率。对于上述两种控制系统，可将其控制信号的百分率与控制压力的百分率的关系映入控制器中，这种关系随发动机油压和温度的变化而改变。减少其误差的一种方法是在滑阀位置上安装一个位置传感器，并设置一条控制回路来控制滑阀的位置，另外还设置另一条回路来控制相位角。
附图的简述
图1示出本发明的一个实施例中的中心安置滑阀的4通阀控制系统；图2示出本发明的一个实施例中的具有位置传感器的中心安置滑阀的4通阀控制系统；图3示出本发明的一个实施例的中心安置滑阀的双PWM或双比例控制系统；图4示出本发明的一个实施例的具有位置传感器的中心安置滑阀的双PWM或双比例控制系统；图5示出不设置位置反馈线路的4通阀控制系统的方框图；图6示出具有位置反馈线路的4通阀控制系统的方框图；图7示出不设置位置反馈线路的双PWM控制系统的方框图；图8示具有位置反馈线路的双PWM控制系统的方框图；本发明的详细说明本发明包括一个供给来自发动机的油压的远处安装的4通阀或者两个电磁阀。在4通阀的实施例中，一个控制端口对滑阀的一端提供油压，另一个控制端口对柱塞的另一端提供油压，这就可使柱塞两端做成具有相同的直径，并可减小中心安置滑阀的尺寸容差。上述的油可从一个凸轮轴承通过凸轮轴的中心供入。4通阀在其行程的一端有一个非工作位置。因此上述的一个控制端口可以是在螺线管失效时将油供入相位器使它返回到其非工作位置或者说故障保险位置的入口。
本发明的第二实施例采用两个独立的电磁阀，一个电磁阀控制端口对柱塞的一端供油，另一个电磁阀控制端口对柱塞的另一端供油，通过调节这两个电磁阀的压力，柱塞可以前后移动，以控制供入相位器的油量，并控制相位器的位置。在故障保险状态下，一个电磁阀通常是打开的，而另一个则通常是关闭的，如果螺线管发生故障，一个电磁阀将对柱塞的一端供给发动机的全压力，这就使相位器移至非工作位置。由于这两个电磁阀依靠油压来移动相位器中的中心安置滑阀，故它们可安装在凸轮盖下面或远处，而不会增加发动机的长度。油的通道最好通过凸轮轴的中心。
采用上述系统时，两种控制压力总是等于发动机油压的一个百分率。可将控制系统的控制信号的百分率与控制压力的百分率的关系映入控制器，这种关系随发动机的油压和温度的变化而改变。在此情况下，控制律积分器可补偿少量相位器设定点误差。本发明则通过在滑阀位置上安装一个位置传感器来减小上述误差。采用一条控制回路控制滑阀的位置。这种控制系统可减少柱塞和螺线管控制系统中的任何摩擦的或磁性的滞后现象。另外还设置了另一条控制回路来控制相位角。内回路控制滑阀位置，外回路控制相位角。对滑阀位置加一个偏离值可使滑阀移至其稳定状态或者说零位置。在此零位置上，可使滑阀向内移动而沿一个方向驱动相位器，也可使滑阀向外移动而沿另一个方向驱动相位器。
下面参看图1和5，滑阀28由一个套筒31和一个在套筒31内来回滑动的带孔的柱塞25构成。图中示出通往前室和后室(未示出)的通道91仅仅是为了示例说明，这些通道与所用的相位器的类型有关。上述的带孔的柱塞25在套筒31内的位置由发动机的油压32供压的远距离安装的4通阀2来控制。上述的4通阀2对柱塞25的端部产生作用力。脉冲波传至驱动4通阀2的绕组1，该绕组1最好是驱动4通阀2的螺线管的一部分。上述的4通阀2最好由根据控制信号而通入绕组1的电流来控制。所述的控制信号最好直接由发动机控制器(ECU)48发出。
一个压力入口3与柱塞25的一端26相连接，另一个压力入口4与柱塞25的另一端27相连接。这就可使柱塞25的两端26、27具有相同的直径并减小中心安置滑阀28的尺寸容差。由两个排出口5和6排出装置中的油。虽然在图中示出两个排出口，但是通常只需要一个。最好从一个凸轮轴承92通过凸轮轴33的中心供入上述的油32。
可将凸轮轴33看作为单凸轮轴发动机的唯一凸轮轴(跨头式凸轮轴或整体式凸轮轴)。另外也可将凸轮轴33看作为双凸轮轴发动机的吸气阀工作凸轮轴或排气阀工作凸轮轴。
4通阀2最好具有一个位于其行程之一端的非工作位置，以便在螺线管发生故障时使一个压力入口成为向相位器60供油以使阀2返回到其非工作位置或者说故障保险位置的入口。上述的相位器60在图中未详细示出。曲线图11表明，从压力入口3至柱塞端部26的流量随控制信号的增加而减小。当从压力入口3至柱塞端部26的流量变得很小时，从压力入口4至柱塞端部27的流量便开始增大。这种根据控制信号来控制流量的控制系统使远处安装的4通阀2可控制柱塞25的移动。
图5示出本发明的一个实施例的控制系统的方框图。发动机控制器48根据对发动机的各种要求和系统的参数(温度、节流阀位置、油压、发动机转速等)确定相位设定点(49)，该设定点经过滤波(50)，与控制回路中的VCT(可调凸轮轴定时装置)相位测量值64相结合(51)，上述的控制回路含有PI控制器52、相位补偿器53和防绕紧(anti-windup)逻辑线路54。上述回路的输出与零负载循环的信号55相结合(56)进入电流激励器57，该电流激励器57的输出与高频脉动信号58相结合(70)产生电流39而驱动4通阀2。
4通阀(2)可控制流至柱塞25端部以驱动位于相位器60之中央的柱塞25的油的流动。滑阀28也通过对叶轮室增加油压或通过转换通道来控制驱动VCT相位器60的流体(发动机油)以使凸轮转矩脉冲59可驱动相位器60。凸轮的位置由凸轮传感器61检测，曲轴位置(或者说与曲轴相连接的相位传动链轮的位置)由传感器62检测。两种位置之间的差异被VCT相位测量电路63用来发出VCT相位信号64，该信号的反馈形成上述的回路。与曲线图11相类似，曲线图42示出油的流量随电流的变化情况。
在图1和5所示的控制系统中，两种控制压力总是等于发动机油压的一个百分率。可将该控制系统的控制信号百分率与控制压力的百分率之间的关系映入控制器中，这种关系随发动机的油压和温度的变化而改变。在此情况下，控制律积分器可补偿一些相位设定点误差。
下面参看图2和6。本发明通过在滑阀位置上设置一个位置传感器34来减少上述误差。安装上述的位置传感器34用来检测柱塞25的位置。虽然在图上示出位置传感器34与柱塞25直接连接，但是，并不一定要这样连接。例如，位置传感器34与柱塞25可通过光学、电容或电磁方式相连接。可用于本发明的位置传感器34的有(但不限于)线性电位计、霍尔效应传感器和磁带终止传感器。
图6示出本发明的上述实施例的控制电路的方框图，该控制电路应用了控制滑阀位置的反馈回路从而减少了柱塞和螺线管控制系统中的任何摩擦的或磁性的滞后现象。第二反馈回路控制着相位器的角度。内回路37控制滑阀的位置，外回路(它类似于图5所示的回路)控制相位角。最好对滑阀位置添加一个补偿值以使滑阀移动至其稳定状态或者说零位置。在这个零位置使柱塞可向内移动而沿一个方向驱动相位器，并可向外移动而沿另一个方向驱动相位器。
图6的基本相位控制回路与图5的相同，图中电路相同的部分不再专门讨论，图6所示实施例与图5所示实施例的差别在于使用了以相位补偿器53的输出端为开始的内控制回路37。相位补偿器53的输出与零位置偏离值65和柱塞位置传感器34的输出69相结合(71)，并输入到内回路37的PI控制器66，该控制器66的输出信号进入电流激励器72，该激励器72的输出与高频信号58相结合(70)，所产生的电流可驱动4通阀2，通过位置传感器34测出中心安置滑阀28的位置，而位置传感器34的输出信号69被反馈便形成回路37。
与图5的曲线图43所示的位置随电流增大而改变的情况有所不同，本实施例加入了位置检测控制回路37之后，其位置与位置设定值41呈线性关系(见图6的曲线图44)。
下面参看图3和7。本发明的另一个实施例采用了两个独立的电磁阀12、13，该电磁阀最好是脉冲宽度调制(PWM)电磁阀。来自绕组14和15的脉冲波分别驱动电磁阀12和13。电磁阀12的压力入口16对柱塞25的一端26供油，另一个电磁阀13的压力入口17对另一端27供油。通过调节来自电磁阀的压力使柱塞可前后移动以控制供入相位器60的油量，并控制相位器60的位置。控制的供压源18也可通向相位器60。
在故障保险状态下，通常使一个电磁阀12打开(见曲线图19)并使另一个电磁阀13关闭(见曲线图22)，如果电磁阀发生故障，便由一个电磁阀对柱塞端部供给发动机全压力，而使相位器移至非工作位置。由于两个电磁阀都依靠油压32来驱动相位器60内的中间安装滑阀28、所以最好将它们安装在凸轮盖下面或远处，而不增加发动机的长度。油的通道最好通过凸轮轴33的中心。
图7示出本发明的上述实施例的控制系统的方框图。发动机控制器(ECU)48根据对发动机的各种要求和系统的参数(温度、节流阀位置、油压、发动机转速等)确定相位设定点(49)，该设定点经过滤波(50)并与控制回路中的VCT相位测量值64相结合(51)，上述控制回路含有PI控制器52、相信补偿器53和防绕紧逻辑线路54。
上述回路的输出信号与零负载循环信号55相结合(56)进入第一和第二电磁阀12、13。两个电磁阀12、13的压力入口16、17分别向位于相位器60中央的柱塞25的端部供油，以控制柱塞25的移动。如曲线图45和67所示，对于电磁阀12来说，负载循环的增加使压力增大，但对于电磁阀13来说却相反，负载循环的增加使压力减小。
滑阀28也控制驱动VCT相位器60的流体(发动机油)的流量40，其方法是对叶轮室施加油压或转换通道，以使凸轮转矩脉冲59驱动相位器60。凸轮的位置由凸轮传感器61检测，曲轴的位置(即与曲轴相连接的相位器传动链轮的位置)由传感器62检测，这两个位置之间的差异由VCT相位测量电路63用来产生VCT相位信号64，该信号的反馈便形成上述的回路。
图3和7所示实施例中，两种控制压力总是等于发动机油压的一个百分率。可将控制系统中的控制信号百分率与控制压力百分率的关系映入控制器中，这种关系随发动油压和温度的变化而改变，在此情况下，可由控制律积分器补偿任何相位设定点的误差。
下面参看图4和8。本发明在滑阀位置上安装一个位置传感器34而可减小上述的误差。安装上述的位置传感器34是为了检测柱塞25的位置，虽然在图上示出位置传感器34与柱塞25是直接连接，但不一定要这样连接，例如可将位置传感器34与柱塞25通过光学或电容或磁性法相连接。本发明可使用的传感器34包括(但不限于)线性电位计、霍尔效应传感器和磁带终止传感器。
图8示出本发明的上述实施例的控制系统的方框图，该控制电路使用一个反馈回路来控制滑阀的位置，并从而减小柱塞和螺线管控制系统中的任何摩擦的或磁性的滞后现象。第二反馈回路控制相位角。内回路37控制滑阀位置，外回路(相当于图7所示的回路)控制相位角。最好对滑阀位置添加一个偏离值以使滑阀移至其稳定位置或者说零位置。在这个零位置，可使柱塞向内移动而沿一个方向驱动相位器，并可向外移动而沿另一方向驱动相位器。
图8的基本相位控制回路与图7的相同，因此，图中电路相同的部分不再专门讨论。图8所示实施例与图7所示实施例之间的差异在于设置了以相位补偿器53的输出端为起始的内控制回路37。补偿器53的输出与零位置偏离值65和柱塞位置传感器34的输出69相结合(71)，并输入到内回路37的PI控制器66中。PI控制器66的输出信号被输入到第一和第二电磁阀12、13，所产生的压力可控制中心安置滑阀28的位置，该位置由位置传感器34检测，而位置传感器34的输出信号69的反馈便形成回路37。
如图8中的曲线图47所示，与图7中的曲线图46所示的位置随电流增大而改变的情况不同，本实施例由于添加了位置传感器控制回路37，使位置与位置设定值41呈线性关系。
因此，应当明白，上面所述的本发明的实施例仅仅是说明本发明原理的应用。本文对各实施例细节的涉及并不想限制权利要求的范围，这些权利要求本身记载了那些被认为是对本发明最重要的各种特征。
权利要求
1.一种用于内燃机的可调凸轮定时装置，上述内燃机具有一根曲轴；至少一根凸轮轴；一个与曲轴相连接的凸轮传动机构；和一个具有一个安装在上述的至少一根凸轮轴上的内部分和一个与凸轮传动机构相连接的同轴的外部分的可调凸轮相位器，上述的内部分和外部分的相对角度位置可根据流体控制输入来调节，因此，可通过改变可调凸轮相位器的流体控制输入端的流量来变换上述曲轴与上述至少一根凸轮轴的相对相位，上述的可调凸轮定时装置包括a)一个滑阀(28)，该滑阀包括一个滑动地安装在上述可调凸轮相位器的内部分的中心轴线上筒内的柱塞，上述筒具有多个与上述可调凸轮相位器的流体控制输入端相连接的孔道，因此上述柱塞在筒内沿轴向移动便可控制可调凸轮相位器的流体控制输入端的流体的流量；和b)一个4通阀(2)，该阀包括i)一个用于控制供给柱塞的流体压力的电输入端；ii)一个流体压力输入端；iii)一个与柱塞之第一端部(26)相连接的第一控制端口(3)；iv)一个与柱塞之第二端部(27)相连接的第二控制端口(4)；和v)至少一个排出口；其中，当上述4通阀处于第一位置时，上述流体压力输入端与第一控制端口相连接，而上述排出口与上述第二控制端口相连接，从而将油压传递到柱塞的第一端部上；其中，当上述4通阀处于第二位置时，上述流体压力输入端与第二控制端口相连接，上述排出口与第一控制端口相连接，从而将油压传递到柱塞的第二端部上；其中，上述4通阀的位置变化会引起柱塞在筒内沿轴向移动。
2.根据权利要求1的可调凸轮定时装置，其特征在于，它还包括iv)两个连接到由可调凸轮定时装置控制的上述曲轴和至少一根凸轮轴上的VCT相位检测器(61)(62)；和v)一条VCT控制电路，它包括一个与VCT相位检测器相连接的凸轮相位输入端；一个用于接收显示所需的凸轮轴和曲轴的相对相位的信号的相位设定点输入端；一个包括一个与零负载循环信号(55)相连接的第一输入端、一个与相位比较器的输出端相连接的第二输入端和一个输出端的配合器(56)；一个具有一个与上述配合器的输出端相连接的输入端和一个输出端的电流激励器(57)；一个与上述配合器的输出端相连接的4通阀激励输入端；一个与4通阀的电输入端相连接的4通阀激励输出端；一个接收各种信号的信号处理电路，上述的信号来自相位设定点输入端、凸轮相位输入端和4通阀激励输入端，上述的信号处理电路将信号输出到4通阀激励输出端，以便在相位设定点输入端施加一相位设定点信号时，该控制电路可在4通阀输出端产生一个电信号来调节上述的控制端口，以便通过一个控制端口来接通油，从而移动柱塞来控制可调凸轮相位器以变换由相位设定点信号所选择的凸轮轴的相位。
3.根据权利要求1的可调凸轮定时装置，其特征在于，它还包括一个与柱塞相连接且具有一个显示柱塞的实际位置的位置信号输出端的位置传感器(34)。
4.根据权利要求3的可调凸轮定时装置，其特征在于，它还包括iv)一条VCT控制电路，包含一个与VCT相位检测器相连接的凸轮相位输入端；一个用于接收显示所需的凸轮轴和曲轴的相对相位的信号的相位设定点输入端；一个与位置信号输出端相连接的滑阀位置输入端；和一个与4通阀的电输入端相连接的4通阀激励输出端；一条接收各种信号的信号处理电路，上述的信号来自相位设定点输入端、凸轮相位输入端和滑阀位置输入端，上述信号处理电路将信号输出到4通阀激励输出端，从而在相位设定点输入端施加一相位设定点信号时使上述控制电路在4通阀输出端产生一个电信号以调节上述控制端口，以便通过一个控制端口来接通油，从而移动柱塞来控制可调凸轮相位器以变换由相位设定点信号所选择的凸轮轴的相位。
5.根据权利要求4的可调凸轮定时装置，其特征在于，上述的信号处理电路包括一个用于控制相位角并与设定点输入端、凸轮相位输入端和4通阀激励输出端相连接的外回路；和一个用于控制滑阀位置并与滑阀位置输入端相连接的内回路；这样就可由上述内回路根据滑阀的位置来改变由外回路设定的4通阀的激励输出。
6.根据权利要求5的可调凸轮定时装置，其特征在于，a)上述的外回路包括i)一个防绕紧回路，包括A)一个具有一个与设定点输入端相连接的第一输入端、一个与凸轮相位输入端相连接的第二输入端、一个第三输入端和一个输出端的第一PI控制器(52)；B)一个具有一个与第一PI控制器的输出端相连接的输入端和一个第一输出端和一个第二输出端的相位补偿器(53)；和C)一个具有一个与上述相位补偿器的第二输出端相连接的输入端和一个与上述PI控制器的第三输入端相连接的输出端的防绕紧逻辑线路(54)；ii)一个具有一个与零位置偏离信号(65)相连接的第一输入端、一个与相位补偿器的输出端相连接的第二输入端、一个第三输入端和一个输出端的配合器(71)；iii)一个具有一个与配合器的输出端相连接的输入端和一个输出端的第二PI控制器(66)；和iv)一个具有一个与第二PI控制器的输出端相连接的输入端和一个与4通阀激励输出端相连接的输出端的电流激励器(72)；和b)上述的内回路包括连接滑阀位置输入端和配合器的第三输入端的连接线路。
7.根据权利要求6的可调凸轮定时装置，其特征在于，还具有一个与4通阀激励输出端相连接的高频信号器(58)。
8.根据权利要求3的可调凸轮定时装置，其特征在于，上述的位置传感器可选自由线性电位计、霍尔效应传感器和磁带终止传感器组成的组群。
9.根据权利要求3的可调凸轮定时装置，其特征在于，上述的柱塞与位置传感器之间的连接方法可选自由直接连接、光控连接、磁性连接和电容连接组成的组群。
10.根据权利要求1的可调凸轮定时装置，其特征在于，所述油是经凸轮轴的中心自控制端口输送的。
11.根据权利要求1的可调凸轮定时装置，其特征在于，上述的排出口包括两个排出口。
12.一种用于内燃机的可调凸轮定时装置，所述内燃机具有一个曲轴、至少一个凸轮轴、一个与上述曲轴相连接的凸轮传动机构、和一个具有一个安装在上述的至少一个凸轮轴上的内部分和一个与上述凸轮传动机构相连接的同轴的外部分的可调凸轮相位器，上述内部分和外部分的相对角度位置可根据流体控制输入来调节，因此，上述曲轴和至少一个凸轮轴的相对相位可通过改变上述可调凸轮相位器的流体控制输入端的流体量来变换，上述的可调凸轮定时装置具有a)一个滑阀(28)，该滑阀包括一个可滑动地安装在位于上述可调凸轮相位器的内部分的中心轴线上的筒内的柱塞，上述筒具有多个与可调凸轮相位器的流体控制输入端相连接的孔道，因此，柱塞在筒内沿轴向的移动可控制可调凸轮相位器的流体控制输入端的流体的流量；b)一个第一电磁阀，它包括i)一个用于控制供给柱塞端部(26)的流体压力的电输入端；ii)一个流体压力输入端；和iii)一个与柱塞之第一端部(26)相连接的控制端口(16)，其中，当上述电磁阀致动时，上述控制端口便对柱塞的第一端部供给发动机油压(32)；c)一个第二电磁阀，它包括i)一个用于控制供给柱塞的第二端部(27)的流体压力的电输入端；ii)一个流体压力输入端；iii)一个与柱塞的第二端部(27)相连的控制端口(17)，其中，当第二电磁阀致动时，上述控制端口便对柱塞的第二端部供给发动机油压(32)。
13.根据权利要求12的可调凸轮定时装置，其特征在于，它还包括iv)连接到由可调凸轮定时装置控制的上述曲轴和至少一个凸轮轴上的VCT相位检测器(61，62)；v)一个VCT控制电路，它包括一个与上述VCT相位检测器相连接的凸轮相位输入端；一个用于接收显示所需的凸轮轴与曲轴的相对相位的信号的相位设定点输入端；一个包括一个与零负载循环信号(55)相连接的第一输入端、一个与相位补偿器的输出端相连接的第二输入端和一个输出端的配合器(56)；一个具有一个与上述配合器的输出端相连接的输入端和一个输出端的电流激励器(57)；一个与配合器的输出端相连接的第一电磁阀激励输入端；一个与配合器的输出端相连接的第二电磁阀激励输入端；一个与上述第一电磁阀的电输入端相连接的第一电磁阀激励输出端；一个与上述第二电磁阀的电输入端相连接的第二电磁阀激励输出端；一个接收各种信号的信号处理电路，上述的各种信号分别来自相位设定点输入端、凸轮相位输入端、第一电磁阀激励输入端和第二电磁阀激励输入端，上述信号处理电路向第一和第二电磁阀激励输出端发送信号，因此，当相位设定点输入端施加一相位设定点信号时，使控制电路便对第一和第二电磁阀激励输出端产生一个电信号，以便调节上述控制端口，以便通过一个控制端口来接通油，从而移动柱塞来控制可调凸轮相位器以变换由相位设定点信号所选择的凸轮轴的相位。
14.根据权利要求12的可调凸轮定时装置，其特征在于，它还包括一个与柱塞相连接并具有可显示柱塞的实际位置的位置信号输出端的位置传感器(34)。
15.根据权利要求14的可调凸轮定时装置，其特征在于，它还具有iv)一个VCT控制电路，它包含一个与VCT相位检测器相连接的凸轮相位输入端；一个用于接收显示所需的凸轮轴与曲轴的相对相位的信号的相位设定点输入端；一个与位置信号输出端相连接的滑阀位置输入端；一个与第一电磁阀的电输入端相连接的第一电磁阀激励输出端；和一个与第二电磁阀的电输入端相连接的第二电磁阀激励输出端；一个接收各种信号的信号处理电路，上述的各种信号分别来自相位设定点输入端、凸轮相位输入端和滑阀位置输入端，上述的信号处理电路对第一和第二电磁阀激励输出端发送信号，因此，当相位设定点输入端施加一相位设定点信号时，使控制电路便对第一和第二电磁阀激励输出端产生一个电信号，以调节上述控制端口，以便通过一个控制端口来接通油，并移动柱塞以控制可调凸轮相位器来变换由相位的设定点信号所选定的凸轮相位。
16.根据权利要求15的可调凸轮定时装置，其特征在于，上述的信号处理电路包含一个与相位设定点输入端、凸轮相位输入端和第一、第二电磁阀激励输出端相连接用来控制相位角的外回路；一个与滑阀位置输入端和上述外回路相连接用来控制滑阀位置的内回路；因此，可由上述内回路根据滑阀位置来改变由外回路给定的上述第一和第二电磁阀激励输出。
17.根据权利要求16的可调凸轮定时装置，其特征在于，a)上述的外回路包括i)一个防绕紧回路，它包含A)一个具有一个与相位设定点输入端相连接的第一输入端、一个与凸轮相位输入端相连接的第二输入端和一个输出端的第一PI控制器(52)；B)一个具有一个与上述第一PI控制器的输出端相连接的输入端和一个第一输出端和一个第二输出端的相位补偿器(53)；C)一个具有一个与相位补偿器的第二输出端相连接的输入端和一个与PI控制器的第三输入端相连接的输出端的防绕紧逻辑线路(54)；ii)一个具有一个与零位置偏离信号(65)相连接的第一输入端、一个与相位补偿器的输出端相连接的第二输入端、一个第三输入端和一个输出端的配合器(71)；和iii)一个具有一个与上述配合器的输出端相连接的输入端和一个与第一、第二电磁阀激励输入端相连接的输出端的第二PI控制器(66)；和b)上述的回路包括将滑阀位置输入端与配合器的第三输入端相连接的线路。
18.根据权利要求14的可调凸轮定时装置，其特征在于，上述的位置传感器可选自由线性电位计、霍尔效应传感器或磁带终止传感器组成的组群。
19.根据权利要求14的可调凸轮定时装置，其特征在于，上述的柱塞与位置传感器的连接方法可选自由直接连接、光学连接、磁性连接和电容连接组成的组群。
20.根据权利要求12的可调凸轮定时装置，其特征在于，自控制端口输入所述油是经凸轮轴的中心自控制端口输入的。
21.一种内燃机，包括a)一根曲轴；b)至少一根凸轮轴(33)；c)一个与上述曲轴相连的凸轮传动机构；d)一个具有一个安装在上述至少一个凸轮轴上的内部分和一个与上述凸轮传动机构相连接的同轴的外部分的可调凸轮相位器，上述的内部分和外部分的相对角度位置可根据流体控制输入量来控制，因此，可通过改变可调凸轮相位器的流体控制输入端上的流体量来变换上述曲轴和至少一个凸轮轴的相对相位；e)一个可调凸轮定时装置，它具有i)一个滑阀(28)，该滑阀具有一个可滑动地安置在位于可调凸轮相位器的内部分的中心轴线上的筒内的柱塞，上述的筒具有多个与可调凸轮相位器的流体控制输入端相连接的孔道，因此，通过上述柱塞在筒内的轴向移动可控制可调凸轮相位器的流体控制输入端的流体流量；和ii)一个4通阀，它包括A)一个用于控制供给柱塞的流体压力的电输入端；B)一个流体压力输入端；C)一个与柱塞的第一端部(26)相连接的第一控制端口(3)；D)一个与柱塞的第二端部(27)相连接的第二控制端口(4)；和E)至少一个排出口；其中，当上述4通阀处于第一位置时，其压力输入端便与第一控制端口相连接，排出口便与第二控制端口相连接，从而将油压传递到柱塞的第一端部；其中，当上述4通阀处于其第二位置时，其压力输入端便与第二控制端口相连接，排出口便与第一控制端口相连接，从而将油压传递到柱塞的第二端部；和其中，上述4通阀的位置的变化会引起柱塞在筒内沿轴向移动。
22.根据权利要求21的内燃机，其特征在于，它还具有一个与柱塞相连接并具有显示柱塞的实际位置的位置信号输出端的位置传感器(34)。
23.一种内燃机，它包括a)一根曲轴；b)至少一根凸轮轴(33)；c)一个与上述曲轴相连接的凸轮传动机构；d)一个可调凸轮相位器，该相位器具有一个安装在上述至少一个凸轮轴上的内部分和一个与凸轮传动机构相连接的同轴的外部分，上述内部分和外部分的相对角度位置可根据流体控制输入来控制，因此可通过改变可调凸轮相位器的流体控制输入端上的流体量来变换上述曲轴与至少一个凸轮轴的相对相位；和e)一个可变凸轮定时装置，它包括i)一个滑阀(28)，该滑阀具有一个可滑动地安装在位于可调凸轮相位器的内部分的中心轴线上的筒内的柱塞，上述的筒具有多个与可变凸轮相位器的流体控制输入端相连接的孔道，因此，柱塞在筒内的轴向移动可控制可调凸轮相位器的流体控制输入端上的流体流量；ii)一个第一电磁阀，它包括A)一个用于控制供给柱塞的第一端部(26)的流体压力的电输入端；B)一个流体压力输入端；和C)一个与柱塞的第一端(26)相连接的控制端口(16)，其中，当电磁阀致动时，上述控制端口便对柱塞的第一端部供给发动机油压(32)；和iii)一个第二电磁阀，它包括A)一个用于控制供到柱塞的第二端部(27)的压力流体的电输入端；B)一个流体压力输入端；和C)一个与柱塞的第二端(27)相连接的控制端口(17)，其中，当第二电磁阀致动时，上述控制端口便对柱塞的第二端部供给发动机油压(32)。
24.根据权利要求23的内燃机，其特征在于，它还包括一个与上述柱塞相连接并具有一个显示柱塞的实际位置的位置信号输出端的位置传感器(34)。
25.在一种具有用来改变凸轮轴相对于曲轴的相位角的可调凸轮定时装置的内燃机中，一种调节从流体源流至一种用来将曲轴的转动传递给壳体的装置的流体流量的方法，包括如下步骤检测出凸轮轴和曲轴的位置；计算凸轮轴与曲轴之间的相对相位角，该计算步骤采用了用于处理从上述检测步骤获得信息的发动机控制器，该控制器还可根据相位角误差调节指令信号；控制可滑动地安置在滑阀体内的带孔柱塞的位置，该控制步骤采用一种4通阀，该4通阀具有一个用于控制供给柱塞上的压力流体的电输入端；一个流体压力输入端；一个与柱塞的第一端部相连接的第一控制端口；一个与柱塞的第二端部相连接的第二控制端口；和至少一个排出口，其中，当4通阀处于第一位置时，上述压力输入端与第一控制端口相连接，而排出口与第二控制端口相连接，以便对柱塞的第一端传递油压，其中，当4通阀处于第二位置时，压力输入端与第二控制端口相连接，而排出口与第一控制端口相连接，以便对柱塞的第二端部传递油压，其中，上述4通阀的位置的变化会引起柱塞在套筒内沿轴向移动；通过滑阀将来自流体源的流体供入用于将旋转运动传递给凸轮轴装置，上述滑阀选择性地允许和阻止流体流过进油管道和回油管道；和将旋转运动传递给凸轮轴，其方法是改变凸轮轴相对于曲轴的相位角，旋转运动是通过一个安装在凸轮轴上的壳体传递的，所述的壳体可随凸轮轴转动，并可相对于凸轮轴摆动。
26.根据权利要求25的方法，其特征在于，上述的控制带孔柱塞的位置的步骤还可采用与柱塞相连接的位置传感器，其中，上述位置传感器可检测柱塞的位置。
27.根据权利要求26的方法，其特征在于，上述的位置传感器选自由线性电位计、霍尔效应传感器或磁带终止传感器组成的组群。
28.在一种具有用于改变凸轮轴相对于曲轴的相位角的可调凸轮定时装置的内燃机中，调节从流体源流至一种用于将曲轴的旋转运动传递给壳体的装置的流体量的方法，包括如下步骤检测凸轮轴和曲轴的位置；计算凸轮轴与曲轴之间的相对相位角，该计算步骤采用了可处理从上述检测步骤获得的信息的发动机控制器，该控制器还可根据相位角误差调节指令信号；控制可滑动地安置于滑阀体内的带孔柱塞的位置，该控制步骤采用了一个第一电磁阀，该电磁阀包括一个用控制供给柱塞的第一端部的流体压力的电输入端；一个流体压力输入端；和一个与柱塞的第一端部相连接的控制端口，其中，当上述电磁阀致动时，上述控制端口对柱塞的第一端部供给发动机油压，上述控制步骤还采用一个第二电磁阀，该电磁阀包括一个用于控制供给柱塞的第二端部的流体压力的电输入端；一个流体压力输入端；一个与柱塞的第二端部相连接的控制端口，其中，当第二电磁阀致动时，上述控制端口便对柱塞的第二端部供给发动机油压；通过滑阀将来自流体源的流体供给到一个将旋转运动传递给凸轮轴的装置，上述滑阀选择性地允许和阻止上述流体流过进油管和回油管；和将旋转运动传递给凸轮轴，其方法是改变凸轮轴相对于曲轴的相位角，上述旋转运动是通过一个安装在凸轮轴上的壳体传递的，该壳体还可随凸轮轴转动，并可相对于凸轮轴摆动。
29.根据权利要求28的方法，其特征在于，上述的控制带孔柱塞的位置的步骤采用了一种与柱塞相连接的位置传感器，其中，上述位置传感器可检测柱塞的位置。
30.根据权利要求29的方法，其特征在于，上述的位置传感器选自由线性定位计、霍尔效应传感器或磁带终止传感器组成的组群。
全文摘要
采用远处安置的4通阀(2)或两个电磁阀(12，13)控制中心安置的滑阀(28)。在4通阀的实施例中，一个控制端口(3)对滑阀(28)的一端(26)提供油压，另一个控制端口(4)对柱塞(25)的另一端提供油压。在具有两个电磁阀的实施例中，一个电磁阀控制端口(16)对柱塞(25)的一端(26)供油，另一个电磁阀控制端口(17)对另一端(27)供油。可将上述两种控制系统的控制信号的百分率与控制压力的百分率的关系映入控制器中，这种关系随发动机油压和温度的变化而改变。在一个优选的实施例中，通过设立一条可控制滑阀位置的控制回路使安装在滑阀位置上的位置传感器(34)可减小上述的误差。另外还设立一条控制相位角的控制回路。
文档编号F01L1/46GK1453457SQ0312320
公开日2003年11月5日 申请日期2003年4月22日 优先权日2002年4月22日
发明者R·辛普森 申请人:博格华纳公司