专利名称：可变气门升程的转换控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及用于控制可变气门驱动系统的方法和系统。
背景技术：
本部分的内容仅仅是提供与本公开相关的背景技术信息并且可能并不构成 现有技术。
进气气门控制空n/燃料混合物iSA内燃机(ICE)气缸。排气气门控制气
体从内燃机的气缸的排出。凸轮轴上的凸轮轴凸角域"凸轮凸角")随着凸轮 轴的旋转推动气门以打开气门。气门上的弹簧使气门返回关闭位置。气门的正 时，持续时间，和开度或"气门升程"可能会影响性能。
可变气门驱动(WA)技术通过依据发动机工作状态调整气门动作的升程， 正时和3^卖时间而提高燃料经济性，发动机效率，禾口/或性能。两步式(Twostep) WA系统育嫩在进气气门和/或排气气门J^行两个分离的气门动作。发动树空 制模±央(ECM)选择最有利于每一种发动机工作状态的最佳气门动作形式。
在WA系统的开发和应用中的一个问题，制系统和硬件的响应时间变 动性。可用于将切换滚子指状随动件(SRFF， Switching Roller Finger Follower) 在接合和脱离之间进行切换的时间有限。如果控帝忾门导致挺杆流体通道内的 流体压力变化相对于气门升程曲线过早出现，那么SRFF摇臂锁定销可能只能 部分接合并随即在气门开始提升后脱离。这种意外脱离可能会导致发动机气门 从高升程气门动作下降为低升程气门动作，或者下降到气门座上。在多次这样 的动作后，SRFF摇臂或气门可能会^J见出加速磨损或损坏的迹象。
发明内容
因此，一种用于控帝拨动机的可变气门升，孫统的系统，包括基于测量的 和估算的可变气门升程系统的延迟中的至少一个来估算总延迟的延迟模块。可变气门控帝赎块基于总延迟控审u从可变气门低升程形式到可变,门高升程形式 的第一转换或者从可变气门高升程形式到可变气门低升程形式的第二转换之
在其他特征中，可变气门控制模块基于根据总延迟调节的曲轴转角位置的 范围控制第一转换和第二转换。该范围由最大曲轴转角位置和最小曲轴转角位 置限定，并且其中可变气门控制模±央通过从最大曲轴转角位置和最小曲轴转角 位置的至少一个减去总延迟来调节该范围。
在其他特征中，发动机控制模i，于从可变气门低升程形式到可变气门高 升程形式的第一转换控制节气门位置、点火正时、和凸轮轴移相器动作之一。 发动机控制模块在从可变气门低升程形式到可变气门高升程形式的第一转换之 前调节对节气门位置、点火正时、和凸轮轴移相器动作中的至少一个的控制。
在其他特征中，发动机控制模块基于从可变气门高升程形式到可变气门低 升程形式的第二转换控制发动机扭矩。发动机控制模块在从可变气门高升程形 式到可z变气门低升程形式的第二转换之后控制发动机扭矩。
在其他特征中，可变气门控制模i爐于期望的发动机扭矩控制从可变气门 低升程形式到可变气门高升程形式的第一转换和从可变气门高升程形式到可变 气门低升程形式的第二转换。更多的应用领鄉每根据本文中提供的说明而变得显而易见。应该理解说明 和特定实施例仅仅是为了介绍的目的而不是为了限制本公开的f，范围。
本文中给出的附图仅仅是为了介绍的目的而不是为了以任何方式限制本公 开的保护范围。
图1 ^a括了根据本公开的各个方面得到的可变气门升程(WL)系统的 示范性六气缸发动机的功能方块图。
图2是示出了根据本公开的於方面得到的示范性WL控制系统的繊流 程图。
图3至图5是根据本公开的各个方面得到的示范性WL控制方法的流程图。
具体实施例方式
下面的说明本质上只是示范性的而不是为了限制本公开及其应用或用途。应该理解在所有附图中，对应的附图^i己表示相同或相对应的部件和特征。如 本文中所用，术语"模块"指的是专用集成电路(ASIC)，电子电路，执行一个 或多个软件或固件f歸的处理器(共享，专用，或群组处理器)和存储器，组 ，辑顿各，和/^HiMM功能的其他^i部件。
现在参照图i，发动机系统io包括燃烧空 燃料混合物以产生驱动扭矩的
发动机12。空气通过节气门16被引AiS气歧管14。节气门16控制空气^A^ 气歧管14。进气歧管14内的空气被分配至忾缸18内。尽管示出了六^缸， 但是发动机12可以包括更多或更少的气缸18。例如，具有2， 3， 4， 5， 8， 10 和12个气缸的发动机都是可以预期的。尽管图1中示出了 V型结构的气缸，但 是应该意识到气缸18也可以被实施为直列式结构。随着空气被引入气缸18，燃 料喷射器19喷射出燃料与其混合。燃料喷射系统(未示出)控制(正时，喷射 量等)燃料喷射器19以在每^缸18内衝共期望的空燃比。
根据本公开的一个示范性实施例，^气缸18可以包皿气气门20和排 气气门21 o进气气门20选择性地打开和关闭以使空气种或空^/燃料混合物能 够进入气缸18。进气凸轮轴24控制进气气门的打开和关闭动作。排气气门21 选择性地打开和关闭以使废气能够离开气缸18。排气气门的打开和关闭动作由 排气凸轮轴32控制。尽管如图所^t气缸18配有单，气气门20和单个排 气气门21 ，但是可以为每个气缸18设置多^M4气气门和排气气门。
活塞(未示出)在气缸18内压縮空n/燃料混合物。火花塞(未示出)发 起空 燃料混合物的燃烧。活塞驱动曲轴(未示出)以产生驱动扭矩。曲轴利 用正时链(未示出)驱动进气和排气凸轮轴24， 32。应该意i诏他可以实M^又 进气凸轮轴和双排气凸轮轴。发动机繊传麟35产生以^H中转数(RPM) 指示发动机12的,的发动机，信号。
发动机12可以包括分别调节进气和S汽凸轮轴24， 32的旋转正时的进气 凸$^多相器36禾閣汽凸鄉相器38。更具体地，进气和祠忾凸轮移相器36， 38的相位角可以被延迟或提前以控制进气和排气凸轮轴24， 32的相对正时。
可变气门(WL)系统39和凸轮轴24， 32互相作用以控制气门的打开和 关闭动作。WL系统39包括多个切换滚子指状随动件(SRFF) 40。 ^SRFF 40都包括与固定至凸轮轴24， 32的低升程凸轮凸角(未示出)相接的低升禾MM 点，以及与固定至凸轮轴24， 32的一个或多个高升程凸轮凸角(未示出)相接的一个或多个高升禾劍虫点(未示出)。随着凸裕由24， 32的旋转，凸轮凸角接 触SRFF40， SRFF40继而打开和关闭相应的气门20， 21。每个SRFF40都被
控制为使得根据低升程形式和高升程形式中的至少一种形式选择性地操作气门 20， 21。特别地，加压流体通过电 作阀42被供应给SRFF 40以释放和/或 接^贞定销44。锁定销44用于激活禾口解除激活低升糨虫点和/或高升禾劍虫点。
控制模块50控制^^h SRFF 40系统的加压流体供应以接合和脱离锁定销 44。特别地，控制模块50控制流体压力的供应以使得不会发生意外的锁定销脱 离。在各种实施例中，控制模块50按以下步骤安排高升娜式和低升禾驟式之 间的转换首先计算当前的用曲轴旋转角度表示的延时；然后将所述延时应用 到会出现不完全的锁定销接合的已知位置以确定应该发起控制的曲轴转角位 置。随后在那一时刻魏控制以消除不期望的，意外的脱离和其伴随的声音。
现在参照图2，示出了可以被^在控伟赎块50内的WL控制系统49。 根据本公开得到的WL控制系统49的各种实施例可以包括任意数量的^A在 控制模块50内的子模块。正如旨嫩離的那样，图示的子模块可以被组合和/ 或进一M盼用于對姐ffi制WL系统39和/^他的发动机部件。WL控制 系统49的输入可以从发动机系统10 (图l)中敏则，从其他的控制模块(未示 出)接收，和/或由控制模块50内的其他子模块(未示出)确定。在各种实施例 中，图2中的控制模块50包括延迟确定模块52、转鹏定模块54、状态转换 模块58、和发动柳空制模块56。
延迟确定模块52基于观糧至啲和/或估算出的与控制WL系统39 (图1) 所涉及的硬件相关的延时来估算总延时68。在各种实施例中，延迟确定模块52
基于与控制电磁阔相关的延时(t^enoid)、与压力上升相关的延时(UtnO^^—rise)、
和与致动器相关的延时(taauatOT)来估算总延时68。在各种实施例中，总延时68
可以基于以下公式进行估算
,t/^y -〖.Wt'加W +/w.v.vwre —hvt' + ^。加。'。f (1)
控制电磁阀延时(tso,enoid)可以作为电压(V)和油温(T。a)的函ifiS行估 算，如下所示
,油w =/("。,,) (2) 控制压力上升延时(U )可以作为供油压力(Psup力)和油温(T。 )
的函数进行估算，如下所示, =尸(p (3)
* coWro/ — prww/v — r/.ve / v1 sup ， ' o,-/ /
致动器延时可以作为控制压力(P^w)和油温(T。U)的函数进行 估算，如下所示
, =t7 ) (4) 基于总延时68和当前的发动机转速(RPM) 66， EiS确定模块52将总延 时68转化为曲轴旋转角度。在各种实施例中，总延时68可以基于以下公式被 转化为曲轴旋转角度(Degdday):
^—=360*
mm /\2及尸m
\2 a尸7W /
120 、—7 60 、—
(5)
转M定模块54基于当前升程状态72和期望扭矩70估算是否期望进行低 升程形式和高升禾，式之间的转换。例如，转M定模块54在当前升程状态72 是低升程状态且期望扭矩70大于低升程扭矩阈值时估算出从低升禾i^式到高升 程形式的转换是所期望的(期望升程状态74)。在另一个例子中，转换确定模块 54在当前升程状态72是高升程状态且期望扭矩70小于高升程扭矩阈值时预计 出从高升程形式到低升程形式的转换是所期望的(期望升程状态74)。在各种实 施例中，期望扭矩70可以基于发动秒LX作参M行估算。
状态转换模块58基于期望升程状态74安排转换并在预定时间M流鹏 娜旨令82控制加压流体以使转换发生。在各种实施例中，通a/人用辦确度表 示的会出现不完全的锁定销接合的已知^g中减去用曲轴角度表示的总延时68 来安排转换。这样的已知位置可以被预先确定和/或基于发动机性能被实时估计。
发动机控制模块56基于当前升程状态72控制发动机系统(图l)中的一 个或多1^3件。发动机控制模块56控制一个或多，件用于使发动机12 (图1) 准备好进行低升程形式和高升程形式之间的转换。在各种实施例中，发动机控 制模块56在流体控制指令，也就是状态转换指令被发出之前M^制信号78， 70和76分别控制节气门16 (图l)、凸，相器36， 38 (图l)、和火花塞(未 示出)中的至少一个。在各种实施例中，发动鹏制模块56在流鹏制指令， 也就是状态转换指令被发出之后通过执行现有技术中已知的一种或多种扭矩平 滑化方纟M控制发动机扭矩。
现在参照图3至图5，流程图示出了會,aa根据本公开的各个方面的图2
中的WL控制系统49执行的WL控制方法98。正如兽,理解的那样，WL控制方法98各步骤的执行顺序可以在不改变该方法实质的前提下进行变化。 WL控制方法98可以在控制模±央工作期间被周期性地执行赫被安排为基于 某些事件运行。该方法可以在100处开始。
当前升程状态72和期望扭矩70在110， 120和130处被估算。如果在110 处当前升程状态72是低升程状态，并且在120处期望扭矩70大于低升程扭矩 阈值，那么在140处计算用曲轴角度表示的总延时68 (如上戶腿)；并在150 处调节节气门16 (图1)、凸轮移相器36， 38 (图1)、和火花塞(未示出)用 于状态改变。但是，如果在110处当前升程状态72 ^氐升程状态并且在120处 期望扭矩70小于或等于低升程扭矩阈值，另，么就不期望进行转换并且该方法可 在260处结束。
如果在110处当前升程状态72是高升程状态(不等于低升程状态)，并且 在130处期望扭矩70小于高升程扭矩阈值，那么在160处继续进行控制以再次 i啊古当前升程状态72。否则，如果在110处当前升程状态72是高升程状态，并 且在130处期望扭矩70大于或等于高升程扭矩阈值，那么就不期望进行转换并 且该方法即可在260处结束。
在160处，一旦转换是所期望的，如果当前升程状态72仍然劍氏升程状态 或者已经变为低升程状态，那么在170处识别^^彌气填料的下一^n缸(气 缸ID)，在190处确定允许转换为下一^程状态的最小和最大角位置，并在 200和210处评估最小和最大角位置。最小和最大角位置限定了转换肖滩发生的 范围。fflil估算的总延时68来调节该范围(例如/Afi小和最大角位置中减去总 延时)。如果当前的鹏由位翻出了针对该气缸的调节范围，那么不进行转换。 如果在200和210处当前的曲轴位置处于针对该气缸的调节范围之内，那么就 在220，择适当的电磁操作阀42 (图l)，在230处转换状态，并在240， 制进行扭矩平滑化。
该方法继续针对每一^缸转换状态直到所有的电磁操作阀42 (图1)都 已转换为止。 一旦所有的电,作阀42 (图1)都己在250处转换，该方法即 可在260处结束。否贝ij，该方法在180^3lJl增加气缸ID和在190， 200和210 处估算最小和最大角位置而继续。
本领域普通技术人员现在可以从前述的说明中理解至体公开的宽泛教导能 够以多种形式实施。因此，尽管已经结合其中的特定实施例对本公开进行了介绍，但是本公开的实质保护范围不应该被这样限定，因为其他的变形对于研究 了附图，说明书，和所附权禾腰求的本领域普通技术人员来说将变得显而易见。
权利要求
1、一种用于控制发动机的可变气门升程系统的系统，包括基于测量的和估算的所述可变气门升程系统的延迟中的至少一个来估算总延迟的延迟模块；和基于所述总延迟控制从可变气门低升程形式到可变气门高升程形式的第一转换和从可变气门高升程形式到可变气门低升程形式的第二转换中的一种转换的可变气门控制模块。
2、 如权利要求1所述的系统，其中所述可变气门控制模i:tt于根据戶/i^总 延迟调节的曲轴转角位置的范围控制所述第一转换和戶;f^二转换。
3、 如权利要求2戶诚的系统，其中戶脱范围由最大曲轴转角隨和最小曲轴转角位置限定，并且其中所述可变气门控制模块m从戶;MS大曲轴转角位置和所述最小曲轴转角位置的至少一个减去所述总延迟来调节所述范围。
4 、如权利要求1戶/M的系统，进一步包括基于/A0M可变气门低升程形式 到所述可变气门高升程形式的所述第一转换控制节气门位置、点火正时、和凸 轮轴移相器动作之一的发动^1i空制模块。
5 、如权利要求5阮述的系统，其中自发动机控制模i央在/A0f述可变气门 低升程形式到所述可变气门高升程形式的所述第一转换之前调节对所述节气门 位置、所述点火正时、和所述凸轮轴移相器动作中的至少一个的控制。
6 、如权利要求1所述的系统，进一步包括基于从0M可爿变气门高升程形式 到所述可变气门低升程形式的所述第二转换控制发动机扭矩的发动机控制模 块。
7 、如权利要求7戶诚的系统，其中戶脱发动机控制模i央在MM可变气门 高升程形式到戶腿可变气门低升禾驟式的戶腿第二转换之后控制发动机扭矩。
8 、如权利要求1戶，的系统，其中所述可变气门控制模块基于期望的发动机扭矩控制/A^述可变气门低升程形式至u所述可变气门高升程形式的戶;M第一 转换和从所述可变气门高升程形式到所述可变气门低升程形式的所述第二转 换。
9 、 一种控制发动机的可变气门升禾孫统的方法，包括 基于测量的和估算的所述可变气门升程系统的延迟中的至少一个来估算总延迟；和基于所述总ME控制从可变气门低升程形式到可变气门高升程形式的第一 转换和从可变气门高升程形式到可变气门低升程形式的第二转换中的一种转 换。
10、如权禾腰求io戶脱的方法，其中戶;f^制包括基于根据戶腿总延迟调 节的曲轴转角位置的范围控制从所述可变气门低升程形式到所述可变气门高升 程形式的所述第一转换和从所述可变气门高升程形式到所述可变气门低升程形 式的所述第二转换中的一种转换。
11 、如权禾腰求ii戶腿的方法，进一步包 3±/膽大曲轴转角位置和最 小曲轴转角位置的至少一个减去所述总，来调节所述曲轴转角位置的范围。
12 、如权利要求ll所述的方法，其中对所述发动机的每一1^缸执行对所述曲轴转角位置的范围的调节。
13、 如权禾腰求io戶脱的方法，进一步包括基于/A^M可变气门低升禾驟式到所述可变气门高升程形式的所述第一转换控制节气门位置、点火正时、和 凸轮轴移相器动作中的至少一个。
14、 如权禾腰求13戶腿的方法，其中控制臓节气门^S、戶腐点火正时、 和所述凸轮轴移相器动作中的至少一个发生在控制从所述可变气门低升程形式 到所述可变气门高升程形式的所述第一转换之前。
15、 如权利要求io戶腿的方法，进一步包括基于;A^M可变气门高升禾驟式到所述可变气门低升程形式的戶;M第二转换控制发动机扭矩。
16、 如权利要求i5戶腿的方法，其中戶;f^空制包括在控制/;jM可变气门高升程形式到戶舰可变气门低升程形式的所述第二转换之后控制发动机扭矩。
17、如权利要求io戶腿的方法，其中戶;ws制包括基于期望的发动机扭矩控制从所述可变气门低升程形式到所述可变气门高升程形式的所述第一转换和 从戶;M可变气门高升程形式到所述可变气门低升禾，式的戶;M第二转换。
18、如权利要求10所述的方法，其中所:^估算包括计算戶腿总延迟，所述总延迟是湖糧的和估算的戶脱可变气门升^^、统的延迟中的至少一种延迟的总和；以及将戶腿总延迟转化为曲轴旋转角度，并且 其中控制从戶皿可变气门低升程形式到所述可变气门高升程形式的所述第一转换和从戶脱可变气门高升禾驟式到fM可变气门低升禾驟式的戶腿第二转 换是基于戶，转化后的总延^i4行的。
19、如权利要求19所述的方法，其中将所述总延迟(td鄉)转化为曲轴旋 转角度(Dega鄉)是基于发动机转速(RPM)和以下公^J行的
20、 如权利要求10戶皿的方法，其中所述总延迟的估算是基于作为电压和 流#^显度的函数确定的电磁阀延时进行的。
21、 如权利要求10戶鹏的方法，其中戶腿总延迟的估算錢于作为流体供给压力和流術显度的函数确定的控制压力上升延时进行的。
22、 如权禾腰求10戶服的方法，其中戶腿总舰的估算是基于作为控制压 力和流術显度的函数确定的致动器延时进行的。
全文摘要
一种用于控制发动机的可变气门升程系统的系统，包括基于测量的和估算的可变气门升程系统的延迟中的至少一个来估算总延迟的延迟模块。可变气门控制模块基于总延迟控制从可变气门低升程形式到可变气门高升程形式的第一转换和从可变气门高升程形式到可变气门低升程形式的第二转换中的一种转换。
文档编号F01L13/00GK101429881SQ20081017993
公开日2009年5月13日 申请日期2008年10月17日 优先权日2007年10月19日
发明者A·J·罗伯茨, D·L·迪布尔, K·J·钦平斯基, V·M·佩特尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司