本发明总体涉及用于控制车辆发动机以响应于可变凸轮轴正时系统的工况调节供应到发动机和可变凸轮轴正时系统的油压的方法和系统。
背景技术
内燃发动机可以采用可变凸轮正时(vct)来提高车辆燃料经济性和排放性能。许多可变凸轮轴正时系统采用可以由机电致动的滑阀控制的叶片式凸轮相位器，所述机电致动的滑阀将油流引导至叶片的一侧或另一侧以便致动相位器，从而调节相对于发动机曲轴正时的凸轮轴正时。这些可变正时系统的致动，以及因此的发动机汽缸气门的正时高度依赖于vct系统中的油流和油压。现代油控制系统可以包括油泵，其被称之为可变排量油泵(vdop)，其可以被校准以响应于诸如发动机温度、发动机负荷和发动机转速等参数来调节泵操作。这些油控制系统通常为多个发动机子系统提供竞争性和重叠需求，包括轴承、液压阀机构、vct系统和活塞冷却喷嘴。此外，为了最小化附加损失和提高燃料经济性，通常校准可变排量油泵以便提供最低油压从而维护润滑发动机部件、提供充分冷却和致动发动机部件。
本发明人已经认识到通过基于常规发动机运行参数控制vct系统的油压，在某些工况下，即需要vct相位器突然或显著转换的工况下，vct相位器可能未被提供足够的油压以促进期望的相位器响应。操作油压降低的vct系统会引起vct相位器的定相速度减小，进而导致vct系统的性能劣化。vct系统的劣化的性能可以包括延迟的发动机响应、涡轮提速(spoolup)时间滞后、以及噪音、粗糙性和振动(nvh)问题。
解决向vct系统提供足够油压的其他尝试包括并入辅助系统以允许转换vct相位器所需的短持续时间、高流速脉冲。在美国专利6,871,620中由aimone示出了一个示例方法。其中，aimone公开了除具有常规油泵外还具有与蓄积器结合使用的按需辅助油泵的发动机系统，以在发动机转速极低时或当vct单元回到锁定起动位置时向vct系统提供足够的油压。解决向vct系统提供足够油压的其他尝试包括增加固定速率油泵的尺寸以满足vct系统的油压需求。向vct系统提供足够油压的另一尝试包括基于vct的建模的相位变化率(phasingrate)和实际相位变化率的比较来调节传送到vct系统的油压，并且将此数据与发动机油系统内的压力相关联。
然而，本发明人已经认识到该类系统的潜在问题。作为一个示例，添加辅助油系统以供应vct系统增加了成本和车辆的复杂性。操作辅助泵可以给发动机增加额外的负荷，从而降低性能，并且向已经紧凑的发动机舱添加泵和蓄积器可能是不可行的。众所周知，增加固定速率发动机油泵的尺寸以满足vct系统的周期性高需求会增加附加损失并且劣化燃料经济性。作为另一个示例，基于计算密集型模型调节vct系统的油压可能不能准确表示实际的、瞬时的发动机工况。此外，这样的系统可能不能足够快地完成计算以按照需求调节vct。
技术实现要素：
在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，该方法用于基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温将供应到发动机和可变凸轮正时(vct)系统的油压调节到第一水平；以及响应于vct系统的状况，将所述油压增加到比所述第一水平更高的第二水平达一持续时间。这样，在包括vct系统突然或显著转换的工况期间，vct系统可以被供应足够的油压。
作为一个示例，所述方法可以包括：在第一状况期间，将为发动机和可变凸轮正时(vct)系统供油的油泵的输出调节至第一水平，该第一水平基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温。在第二状况期间，所述方法可以包括将油泵的所述输出调节到第二水平，该第二水平基于vct系统的命令的位置而不是基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温，其中所述第二水平高于所述第一水平。
这样，可选择性地控制可变排量油泵以在vct系统的某些工况下向所述vct系统提供水平升高的油压，进而在始终满足vct系统间歇性高需求的同时产生可最小化附加损失并且提高燃料经济性的高效油输送系统。由于采用现有发动机油泵来供应vct系统而不是添加辅助油系统，因此系统成本可以降低。通过为vct系统迅速地提供用于快速转换的必要的油压，涡轮滞后和nvh问题可以降低，同时发动机响应能力和性能可以提高。
应理解，提供的以上发明内容以简化的方式介绍了在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着确立要求保护的主题的关键或必要特征，其中要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述或本公开任何部分中所述的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了包括可变凸轮正时(vct系统)的发动机的示意图。
图2示出了用于发动机的可变凸轮正时(vct)系统的另一示意图。
图3示出了用于改变发动机转速的油压和发动机负荷的校准图表。
图4示出了用于改变发动机转速的油压和发动机油温的校准图表。
图5示出了用于基于发动机工况和vct系统的状况调节供应到发动机和可变凸轮正时(vct)系统的油压的示例性例程的流程图。
图6示出了响应于vct系统的状况的发动机和油泵的示例性操作。
具体实施方式
以下描述涉及用于控制具有可变凸轮正时的车辆发动机(如图1所示的发动机)的油压以响应于发动机工况和可变凸轮正时系统的工况而调节由油泵(例如，可变排量油泵)产生的油压的系统和方法。发动机可以包括每排发动机汽缸的一个凸轮轴以控制进气门和进气门，如图1所示，或发动机可以包括每排发动机汽缸的多于一个的凸轮轴以独立地控制进气门和进气门，如图2所示。通常，控制器可以校准可变排量油泵的油压以响应于比如发动机负荷、发动机转速和发动机温度等运行参数来调节油压。图3和图4示出了用于基于这些发动机运行参数调节油压的两个示例性校准图表。此外，发动机控制器可以配置为执行控制例程，比如图5的示例性例程，以响应于比如发动机负荷、发动机转速和发动机油温等发动机工况调节发动机油泵的输出，并且当满足vct系统的选择状况时，控制器可以基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温将发动机油泵的输出增加到高于所述水平。因此，在选择状况期间可以向vct系统供应足够的油压。图6示出了带有可变排量油泵和vct系统的示例性发动机运行。通过响应于vct系统的具体工况控制可变排量油泵的输出，当具有调节vct系统的正时的命令时以及当车辆控制器命令vct从远离大于阈值距离的当前位置返回到原始位置时，在从怠速状况至踩加速器踏板期间，可以提供足够的油压。
现在转向图1，图1示出了包括可变凸轮正时(vct系统)的发动机10的示意图。发动机10包括在车辆系统5中。应理解，发动机10可以为任何发动机配置。在一个实施例中，发动机10可以为带有两排汽缸且每排具有四个汽缸的v-8发动机。然而，在可替换实施例中，发动机10可以具有可替换配置，比如汽缸的可替换数量(例如，v-4，v-6等)，或者汽缸的同轴布置(例如，i-3，i-4等)。作为一个非限制性实施例，发动机10可以被包括以作为载客车辆推进系统的一部分。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过经由输入设备34自车辆操作者32的输入来控制。在这个实施例中，输入设备34包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号pp的踏板位置传感器36。
发动机10示出了作为包含汽缸盖和发动机缸体的发动机缸体区域100的一部分的示例性汽缸102(也称为燃烧室102)。汽缸盖可以包括例如与进气系统和排气系统选择性地连通的一个或多个气门，而发动机缸体可以包括多个汽缸、曲轴等。应理解，发动机缸体区域100可以包括除图1所示部件以外附加的部件和/或图1所示部件的替换部件，而不背离本公开的范围。
发动机10的汽缸102包括具有置于其中的活塞106的汽缸壁104。活塞106被显示为耦接至曲轴108以便活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。在一些示例中，车辆5可以是具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源的混合动力车辆。在所示的示例中，车辆5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机(m/g)。当接合一个或多个离合器56时，发动机10的曲轴108和电机52通过变速器54连接到车轮55。在所述的实施例中，在曲轴108和电机52之间设有第一离合器56，而在电机52和变速器54之间设有第二离合器56。控制器12可以发送信号至每个离合器56的致动器以接合或断开该离合器，以便将曲轴108与电机52和与其连接的部件相连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与其相连接的部件相连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一类型的变速器。动力传动系统可以各种方式配置，包括并联、串联或串并混合动力车辆。
电机52接收来自牵引电池58的电力以向车轮55提供扭矩。电机52也可以作为发电机运行以向充电电池58提供电力，例如在制动运行期间。
在其它示例中，车辆5为仅具有发动机的传统车辆，或者为仅具有(一个或多个)电机的电动车辆。在传统车辆示例中，曲轴108可以通过中间变速器系统与车辆的至少一个驱动轮耦接而无中间电机。此外，传统的起动机马达可以通过飞轮(未显示)耦接至曲轴108以实现发动机10的起动操作。
汽缸102经由进气通道112从进气歧管110接收进气并且经由排气通道114排出燃烧气体。进气歧管110和排气通道114可以经由相应的进气门116和排气门118与汽缸102选择性地连通。在一些示例中，汽缸102可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在一些示例中，发动机10可以是可变排量发动机(vde)，其具有带有选择性可停用的进气门116和选择性可停用的排气门118的一个或多个汽缸102。
在一些实施例中，进气通道中的一个或多个可以包括诸如涡轮增压器或机械增压器的增压装置。例如，图1示出了配置有涡轮增压器150的发动机10，该涡轮增压器150包括布置在进气歧管110和进气通道112之间的压缩器152和沿排气通道114布置的排气涡轮154。压缩器152可以经由轴156至少部分由排气涡轮154提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其它示例中，比如在发动机10具有机械增压器的情况下，排气涡轮154可以被可选择地省略，其中压缩器152可以由来自马达或发动机10的机械输入提供动力。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞120。在选择的操作模式下，点火系统188可以通过火花塞120向燃烧室102提供点火火花以响应来自控制器12的火花提前信号sa。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞120，比如在发动机10可以通过自动点火或燃料喷射启动燃烧的情况下，如一些柴油发动机可能的情况。
燃料喷射器122被显示为直接耦接至燃烧室102以经由电子驱动器168与从控制器12接收到的信号fpw的脉冲宽度成比例地直接喷射燃料到燃烧室102中。用这种方式，燃料喷射器122提供所谓的到汽缸102中的燃料的直接喷射。虽然图1示出了燃料喷射器122被置于汽缸102的一侧，但可替换地它可以位于活塞顶部，比如火花塞120的位置附近。由于一些醇基燃料的低挥发性，当用醇基燃料运行发动机时，这样的位置可以有利于混合和燃烧。可替换地，喷射器可以位于顶部并且靠近进气门以提高混合。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料输送系统(未显示)，燃料可以被输送到燃料喷射器122。在一些实施例中，燃烧室102可以可替换地或附加地包括布置在进气歧管110中的燃料喷射器，该燃料喷射器配置为在汽缸102的上游的进气道中提供所谓的燃料的进气道喷射。
进气歧管44被显示为具有节气门124，节气门124包括其位置控制气流的节流板126。在这个特定示例中，节流板126的位置可以由控制器12通过提供给包括节气门124的电动马达或致动器的信号而改变，该配置可被称为电子节气门控制(etc)。以此方式，节气门124可以被操作以改变提供给汽缸102和发动机10内的其他汽缸的进气。应理解，在可替代的实施例中，节气门124可以位于压缩器152的上游，或者可以具有位于压缩器152上游和压缩器152下游的第一节气门。进气通道112可以包括用于向控制器12提供相应的信号maf和map的质量空气流量(maf)传感器128和歧管绝对压力(map)传感器130。
排气传感器132被显示为耦接至催化转化器170上游的排气通道114。排气传感器132可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，比如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或ego传感器、hego(加热型ego)传感器、nox传感器，hc传感器或co传感器。排气系统可以包括起燃催化剂和车底催化剂以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。在一个示例中，催化转化器170可以包括多个催化剂砖。在另一示例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。在一个示例中，催化转化器170可为三元型催化器。发动机10可以进一步包括用于将来自发动机排气道的排气的一部分再循环到发动机进气道的一个或多个排气再循环通道(未显示)。这样，通过再循环一些排气，发动机稀释度会受影响，这可通过降低发动机爆震、汽缸峰值燃烧温度和压力、节流损失和nox排放而有利于发动机的性能。
发动机10包括用于为部件冷却和润滑提供油以及用于油压致动(opa)系统的油输送系统180。在描述的实施例中的vct系统是opa系统的一个非限制性实施例。油输送系统180可以包括耦接至发动机的油泵182和接收来自控制器12的指令以调节油输出压力和/或流量的vct系统。在一个示例中，油泵182可以为可变排量油泵或可变流量油泵，包括但不限于轴向活塞泵、弯轴泵(bentaxispump)或可变排量叶片泵。在其他示例中，油泵182可以为具有调节器或可致动阀以可选择地控制泵输出的固定速率油泵或具有可变输出的其他合适类型的油泵。在另一非限制性示例中，油输送系统180可以包括主动泄压阀(未显示)。其中，油压输出可以由于主动泄压阀的致动而被增大或减小。此外，主动泄压阀可以通过可由控制器12致动的控制电磁阀控制。
油输送系统180中的油压传感器184可以用于确定由油泵182产生的油压。在一些示例中，油压的控制可以是基于反馈的，其中控制器12接收来自油压传感器184的信号以调节油泵182的运行从而达到期望的油压或保持期望油压。油泵182可以耦接至曲轴108以便为油泵182运行提供旋转动力。在一个示例中，油泵180包括偏心安装的多个内部转子(未显示)。至少一个内部转子可以由控制器12控制以改变该转子相对于一个或多个其他转子的位置以调节油泵182的输出流速并且由此调节油压。例如，电子控制的转子可以耦接到经由控制器12调节以改变转子位置的齿条和小齿轮总成。油泵182可以可选择地向发动机10的各个区域和/或部件供油以提供冷却和润滑，或致动部件的移动。控制器12可以调节油泵182的输出流速或油压以适应不同的工况，进而提供不同水平的冷却和/或润滑。此外，可调节来自油泵182的油压输出来降低油耗和/或油泵182的能耗。
应理解，可实现任何合适的油泵配置以改变油压和/或油流速。在一些实施例中，油泵182可以耦接到凸轮轴而不是耦接到曲轴108，或者可以由不同电源供电，比如马达等。油泵182可以包括未在图1示出的附加部件，比如液压调节器、电动液压电磁阀等(未显示)。
基于部件的油流量和压力需求，由油泵182泵送的油可以通过一个或多个管道186输送到部件。例如，可以由油泵182将油通过管道186中的第一管道泵送到发动机缸体区域100以向第一组部件提供油流量。在一个实施例中，第一组部件可以包括可变凸轮轴正时(vct)系统160。在其它非限制性实施例中，可以由油泵180经由管道186中的第二管道将油泵送到第二组部件，所述第二组部件包括，例如涡轮增压器150、轴承(未显示)和在发动机缸体区域100中的活塞冷却喷嘴(未显示)。基于部件冷却和润滑的较高压力和较低油流量需求，第一组部件可与第二组部件独立地分组。应理解，使用油的任意数量的发动机部件可以耦接至油输送系统180。
汽缸盖和发动机缸体区域100容纳可变气门操作系统，比如vct系统160。在这个实施例中，说明了顶置凸轮系统，但是可使用其他方法。具体说，发动机10的凸轮轴166被显示为与摇臂162和摇臂164连通以便分别致动进气门116和排气门118。vct系统160可以为油压致动的(opa)。通过调节多个液压阀从而将诸如发动机油的液压流体引导至凸轮轴相位器的腔(比如提前室或延迟室)中，气门正时可以被改变(例如提前或延迟)。图2示出了凸轮轴相位器的一个非限制性实施例。液压控制阀的操作可由各自的控制电磁阀控制。具体说，发动机控制器可以将信号发射到电磁阀以移动滑阀(valvespool)，该滑阀调节通过相位器腔的油流量。正如这里使用的，凸轮正时的提前和延迟指的是相对的凸轮正时，因为作为一个示例，就上止点而言，充分提前的位置仍然可以提供延迟的进气门打开。
凸轮轴166液压地耦接至壳体169。壳体169形成具有多个齿171的齿轮。在这个示例性实施例中，壳体169通过正时链或正时带(未显示)机械耦接至曲轴108。因此，壳体169和凸轮轴166以基本彼此相同的速度旋转并且与曲轴108同步。在可替代实施例中，如在四冲程发动机中，例如，壳体169和曲轴108可以机械地耦接至凸轮轴166以使得壳体169和曲轴108可以以与凸轮轴166不同的速度(例如，2:1的比例，其中曲轴以两倍于凸轮轴的速度旋转)同步旋转。在这个可替代实施例中，齿171可以机械地耦接至凸轮轴166。
通过操控包含在本文所述的壳体169中的液压耦接件(例如，相位器)，可以通过延迟室172和提前室174中的液压而改变凸轮轴166与曲轴108的相对位置。例如，通过允许高压液压流体进入延迟室172，凸轮轴166和曲轴108之间的相对关系可以被延迟。因此，进气门116和排气门118可以相对于曲轴108以晚于正常的时间打开和关闭。同样地，通过允许高压液压油进入提前室174，凸轮轴166和曲轴108之间的相对关系可以提前。因此，进气门116和排气门118可以相对于曲轴108以早于正常的时间打开和关闭。
虽然这个实施例显示了其中进气门正时和排气门正时同时被控制的系统，但可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时、双等可变凸轮正时或者其他可变凸轮正时。此外，还可以使用可变气门升程。此外，在不同的工况下，凸轮轴廓线变换可以用于提供不同的凸轮廓线。此外，配气机构可以为滚柱指轮从动件、直动机械活塞、电动液压件或其他的摇臂替代物。
继续vct系统160，与凸轮轴166同步旋转的齿171允许通过提供信号vct到控制器12的凸轮正时传感器176来测量相对凸轮位置。当齿6可以用于汽缸识别时，齿1、齿2、齿3和齿4可以用于凸轮正时的测量并且是等间隔的(例如，在v-8双排发动机中，相互间隔90度)。此外，控制器12将控制信号(lact、ract)发动到传统电磁阀(未显示)以控制进入延迟室172和/或提前室174的高压液压流体的流量。在一个实施例中，高压液压流体可以为由油泵182泵送的油。
相对凸轮正时可以以各种方式测量。一般地说，pip信号的上升沿和接收到来自壳体169上的多个齿171中的一个的信号之间的时间或旋转角给出了相对凸轮正时的测量值。对于具有两汽缸排和五齿轮的v-8发动机的特定示例，通过用于汽缸识别的额外信号，每旋转一圈接收到四次特定排的凸轮正时的测量值。
如上所述，图1示出了多缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一套进气门/排气门、燃料喷射器、点火系统等。
控制器12在图1中被显示为微型计算机，其包括微处理器单元14、输入/输出端口16、在这个特定实施例中被示出为只读存储器芯片18的具有用于可执行程序和校准值的永久存储器的电子存储介质、随机存取存储器20、不失效存储器22和数据总线。除了先前论述的信号，控制器12被显示为还接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号和信息，包括来自质量空气流量传感器128的进气质量空气流量(maf)的测量值、来自map传感器130的歧管绝对压力(map)的测量值、来自耦接至冷却套管136的温度传感器134的发动机冷却剂温度(ect)的测量值、来自耦接至曲轴108的霍尔效应传感器138(或其他类型)的表面点火感测信号(pip)的测量值、来自节气门位置传感器140的节气门位置(tp)的测量值。此外，控制器12从发动机油温传感器142接收有关发动机油温(eot)的输入。发动机油温传感器142可以被安装在发动机缸体区域100中。在一些实施例中，发动机油温传感器可以被安装在发动机缸体中或汽缸盖中。这种信息可以用于确定油输送系统的操作模式，并且油输送系统180的输出将结合图3、图4和图5在下面更详细地描述。
控制器12可以接收来自图1中的各种传感器的信号并且基于接收到的信号和存储在控制器的存储器上的指令使用图1中的各种致动器来调节发动机操作。例如，控制器12可以包括具有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令用于响应于当发动机转速低于阈值转速并且发动机油温高于阈值温度时使进气凸轮前进的命令或响应于将进气凸轮返回到远离当前位置的曲柄转角角度阈限量的基准(例如，原始)位置的命令来致动可变排量油泵以输出处于上限阈值水平的油。控制器12可以以其他方式致动油泵以输出处于低于上限阈值水平的第二水平的油，所述第二水平基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温。
在一些实施例中，调节油泵182可以包括调节油泵182的致动器以调节油泵的油输出。调节油泵的致动器可以包括基于油压、发动机负荷和发动机转速之间的第一关系和油压、发动机油温和发动机转速之间的第二关系，控制器将信号发送到油泵的致动器，以便调节油泵的油输出。
发动机转速信号rpm由控制器12以常规方式从信号pip生成并且来自歧管绝对压力传感器130的歧管绝对压力信号map提供进气通道112中的真空或压力的指示。在化学计量比操作期间，maf传感器和map传感器中的一个或多个可以用于提供发动机负荷的指示。maf和/或map传感器的使用以及发动机转速可以提供对进入发动机汽缸的充气(包括空气)的估计，这可用于确定发动机负荷。在一些实施例中，发动机负荷可以是计算的负荷值(clv)或绝对负荷值(alv)。应理解，发动机负荷可采用多个方法来表征。量化发动机负荷的一个示例方法是通过发动机汽缸的当前气流量除以通过该汽缸的最大可能气流量的比率。该比率在节气门全开时可以为1。随着压缩空气(例如，压力大于大气压的空气)受迫进入发动机汽缸，增压发动机可能能够实现发动机负荷大于1。同样地，应理解，油泵182的校准同样可以使用除发动机负荷之外的基于maf或map传感器指示的有关发动机负荷的指示的数据。在一个实施例中，可以响应于发动机扭矩的指示或发动机真空的指示而调节来自油泵182的油流量压力。此外，应理解，除了发动机油温外，油泵182的校准还可以使用关于发动机温度指示的数据。在一个实施例中，可以响应于发动机冷却剂温度或另外合适的温度指示而调节来自油泵182的油流量。
在一个实施例中，同样可用作发动机转速传感器的霍尔效应传感器138在曲轴的每一转中产生预定数量的等间隔脉冲。如下所述，发动机转速、发动机负荷和发动机油温测量值可以用于确定油泵输出。
作为另一个实施例，调节输送到vct系统160的油流量可以包括控制器12接收来自凸轮正时传感器176的vct相位器位置的指示、来自霍尔效应传感器138的发动机转速、和来自发动机油温传感器142的发动机油温的指示。在一个非限制性实施例中，响应于这些指示，包括将vct相位器从离开原始位置超过阈值距离的位置移动到原始位置的请求，控制器12可以命令油泵182的致动器将油泵182的输出增加到上限阈值油压，以便向vct系统160提供增加的油流量。在一个实施例中，上限阈值油压可以是油泵182能够产生的最大油压。
这样，在vct系统的一些工况期间，通过向vct系统提供增大的油压可增加vct系统(例如，vct相位器)的移动速度。vct系统的一个示例性工况可以包括当发动机油温高于阈值油温并且发动机转速低于阈值发动机转速时使vct系统的进气凸轮前进的请求。vct系统的另一示例性工况可以包括将vct系统从与基准位置相距阈值量的曲柄转角角度的位置返回到基准位置的请求。在一个实施例中，将vct系统返回到基准位置的请求可以响应于发动机失速(stall)状况。
图1的vct系统160被显示为具有可以调节进气门116和排气门118的一个凸轮轴166。可替换地，图2示出了用于发动机200的可变凸轮正时(vct)系统250的另一示意图。应理解，发动机200可以与发动机10(图1所示)相同，但发动机200可以包括vct系统，该vct系统配置为当使用第二凸轮轴调节排气门的正时时使用第一凸轮轴调节进气门的正时。应理解，在其他实施例中，vct系统可以配置为调节进气凸轮的正时或排气凸轮的正时。未在图2所示的发动机200的发动机部件可以与图1所示的发动机10的那些发动机部件相同。
如图所示，发动机200包括第一汽缸202和第二汽缸222。然而，应理解，在其它实施例中，发动机中汽缸的数量可以是不同的。例如，在一个示例中，发动机200可以包括四个汽缸。
汽缸以直列配置方式设置。就是说，平面延伸通过每个汽缸的中心线。然而，其它汽缸位置是可预计的。示出了第一汽缸202的进气门204和排气门206。应理解，气门可以分别安置在进气道和排气道中。同样地，进气门224和排气门226耦接至第二汽缸222。进气门224和排气门226配置为在燃烧操作期间打开。具体地，如图1所示，进气门224可以在打开配置中实现第二汽缸222和进气歧管110之间的流体连通，并且如图1所示，在关闭配置中禁止第二汽缸222和进气歧管110之间的流体连通。此外，如图1所示，排气门226可以在打开配置中实现第二汽缸222和排气通道114之间的流体连通，并且如图1所示，在关闭配置中禁止第二汽缸222和排气通道114之间的流体连通。
vct系统250可以包括进气凸轮轴208和/或排气凸轮轴228。进气凸轮轴208可以包括耦接到该进气凸轮轴的进气凸轮210和进气凸轮230。进气凸轮210和进气凸轮230配置为在燃烧操作期间周期性地致动进气门。同样地，排气凸轮轴228可以包括耦接到该排气凸轮轴的排气凸轮212和排气凸轮232。排气凸轮212和排气凸轮232配置为在燃烧操作期间周期性地致动排气门。应理解，进气凸轮和/或排气凸轮的圆周位置可以改变以实现以不同的时间间隔致动进气门和排气门。
vct系统250进一步包括第一相位器214(例如，进气相位器)和第二相位器234(例如，排气相位器)。如图所示，第一相位器214耦接到进气凸轮轴208。此外，第二相位器234耦接到排气凸轮轴228。第一相位器和第二相位器可以配置为调节图1所示的曲轴108和相应凸轮轴之间的相位。第一相位器214可以与第二相位器234相同。然而，在其它示例中，相位器(214和234)可以具有不同的配置。vct系统250可以进一步包括将如图1所示的曲轴108耦接到凸轮轴(208和228)的机械联动装置260。
第一进气相位器214可以包括大致经由框表示的锁定机构218。同样地，第二排气相位器234也可以包括锁定机构238。在一个示例中，锁定机构(218和238)可以相同，或可以具有不同的配置。在一些示例中，锁定机构可以包括与锁定凹槽接合以便将相位器锁定在原始位置的可致动销。
控制器12(如图1所示)可以配置为控制vct系统250以提前或延迟进气门正时和/或排气门正时。具体地，控制器12可以电(例如，有线和/或无线)耦接到vct系统250中的控制阀220和240(比如电磁阀)。控制阀220和240可以耦接到或集成到它们各自的相位器中。控制阀220和240可以配置为调节如图1所示的曲轴108和相应凸轮轴之间的相位。具体地，控制阀220和240可以为配置为分别液压地调节如图1所示的曲轴108和凸轮轴208之间或曲轴108和凸轮轴228之间的相位角的油控阀。因此，控制阀220和240可以接收来自发动机中的导管的油。然而，可以预计到其他合适类型的控制阀。
凸轮轴轴承270被耦接到进气凸轮轴208和排气凸轮轴228。凸轮轴轴承270配置为支撑它们所耦接的凸轮轴并能够使该凸轮轴旋转。火花塞221同样被显示为耦接到第一汽缸202。第二火花塞241或其他合适的点火装置可以耦接到第二汽缸222。
如前所述，油泵的输出，即在一个示例中可变排量油泵的输出，可以由车辆控制器主动控制以满足对于给定工况的发动机冷却、润滑和发动机的致动需求。具体地，控制器，比如图1中的控制器12，可以引用存储在其存储器中的校准数据以调节油泵比如耦接到发动机的油泵182的输出。在一个非限制性示例中，油泵输出的调节可以响应于发动机参数，比如发动机油温、发动机负荷和发动机转速。
现转到图3，示出了针对变化的发动机转速的油压和发动机负荷的示例性校准图表300以用于确定自发动机油泵的目标油压输出，比如图1的油泵182。应理解，在一些示例中，发动机油泵可以为可变排量或可变流量型泵。校准图表300示出了各种发动机转速下来自可变排量油泵的目标油压相对于发动机负荷之间的关系。在一个非限制性示例中，可以使用maf和/或map传感器(例如，图1的maf传感器128和map传感器130)的输出确定发动机负荷。在一个非限制性示例中，可以使用霍尔效应传感器(例如，图1的霍尔效应传感器138)的输出确定发动机转速。如校准图表300所示，图示302示出了在降低的发动机转速下(例如，1000rpm，在一个示例中)，目标油压保持降低和稳定，而发动机负荷对目标油压几乎没有影响。图示304示出了在升高的发动机转速下(例如，4000rpm，在一个示例中)，目标油压保持升高和稳定，同样发动机负荷对目标油压几乎没有影响。图示306示出了在中等发动机转速下(例如，2500rpm，在一个示例中)，目标油压随着发动机负荷的增加而增加。应理解，图3所示的发动机负荷和目标油压之间的相关性作为一个说明性示例被显示，并且也可采用任何合适的相关性。此外，在可替代的实施例中，当校准图表300包括三条发动机转速曲线时，该校准图表可以包括附加的或不同的发动机转速曲线。在一些示例中，表格或映射数据可以用于确定目标油压。在其他示例中，代替采用发动机负荷校准目标油压的是，可以使用诸如发动机扭矩和/或真空的操作参数。
现转到图4，示出了针对变化的发动机转速400的发动机油温和油压的另一示例性校准图表400以便确定来自可变排量油泵比如图1中的油泵182的目标油压输出。同样，应理解，在一些示例中，发动机油泵可以为可变排量或可变流量型泵。校准图表400示出了针对各种发动机转速的目标油压相对于发动机温度(如图4中的曲线402、404、406和408所示)。在一个非限制性示例中，发动机温度可以为由发动机油温传感器(例如，图1中的发动机油温传感器142)测量的发动机油温。在一个非限制性示例中，可以使用霍尔效应传感器(例如，图1中的霍尔效应传感器138)的输出来确定发动机转速。在相对低的发动机温度下，不管发动机转速如何，目标油压都可以处于上限阈值。随着发动机油温升高，如图4所示，目标油压可以降低。在一个示例中，当发动机转速随着发动机温度增加时，目标油压也增加。示例性上限阈值目标油压由图4中虚线410示出。在一些示例中，上限阈值目标油压可以为可由油泵产生的最大油压。在其他示例中，上限阈值目标油压可以是使vct系统在给定工况下更快速转换的油压和/或油流速。应理解，控制器可以引用多于一个上限阈值目标油压。例如，取决于发动机工况(发动机油温和发动机负荷)，独特的上限阈值目标油压可以被指示用于使vct系统能最快速转换的这些工况中的每一个。包括数据点414的阴影区域412可以被视为暖机怠速状况。具体地，发动机转速可以低于怠速阈值402(例如，在一个非限制性示例中为1000rpm)并且发动机温度(例如发动机油温)可以高于虚线416所示的可以被视为“暖机”阈值的值。关于数据点414和418的进一步讨论将在下面参照图5进行。
应理解，可以采用多个合适的方法来表征目标油压。在一些示例中，一个或多个表格或图表可以被存储在控制器(例如图1所示的控制器12)的存储器中并被控制器用于确定当前发动机转速、发动机负荷和发动机油温的目标油压。在其他示例中，类似于图3和图4所示的图表，目标油压和发动机转速、发动机负荷和发动机油温之间的一个或多个关系的算法、公式或计算模型可以被存储在控制器存储器中并被用于确定目标油压。此外，可引用若干校准相关性(例如，在控制器的存储器中查找)，并且被引用的最高油压或被引用的最低油压可以被表示为给定工况的目标油压。例如，如果图3所示的给定发动机转速和发动机负荷下的目标油压大于图4所示的相同状况下(例如，相同的发动机转速和相应的发动机负荷)的目标油压，则车辆控制器可以致动油泵(例如，图1中的油泵182)以输出较高的目标油压(例如，图3中的目标油压)。
现转到图5，示出了用于基于发动机工况和vct系统的状况而调节供应到发动机和可变凸轮正时(vct)系统的油压的示例性例程500的流程图。用于实施方法500和包括在本文中的其余方法的指令可以由控制器(例如图1的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器比如以上参考图1所述的传感器接收的信号而执行。根据以下所述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。在一个示例中，控制器可以基于指示发动机油温、发动机转速和发动机负荷的传感器输入而控制目标发动机油压。具体地，控制器可以接收来自温度传感器(例如，图1中的温度传感器142)的发动机油温的指示、来自传感器(例如，图1中的霍尔效应传感器138)的发动机转速的指示和来自质量空气流量传感器(例如，图1中的maf传感器128)的发动机负荷的指示。在一个非限制示例中，响应于恒定的发动机转速和发动机负荷下增高的发动机油温的指示，控制器可以将信号发送到油泵的致动器(例如，调节器)以可选择地降低目标发动机油压，以便提供合适量的油流量和压力，进而为油压致动的装置提供期望量的冷却、润滑和/或致动。油压致动装置的一个示例是耦接到发动机汽缸的液压阀挺杆，其中油流量和/或油压被用于调节阀间隙。在另一非限制性示例中，响应于调节在选择的发动机工况期间vct系统(例如，图1所示的vct系统160和/或图2所示的vct系统250)的正时(例如，进气凸轮正时)的命令，控制器可以将信号发送到油泵的致动器以增加目标发动机油压到上限阈值。如下文的进一步说明，该上限阈值可以大于仅基于发动机油温、发动机转速和发动机负荷而被命令的水平(例如，采用图表、表格或关系，比如图3-4中所示的那些)。
在502，例程包括估计和/或测量发动机(比如图1所示的发动机10)的发动机工况。发动机工况可以包括但不限于发动机转速(ne)、发动机负荷、期望的发动机扭矩(tq)、歧管绝对压力(map)、歧管空气流量(maf)、发动机冷却剂温度(ect)、发动机油温(eot)、加速器踏板位置、vct系统的当前正时和位置、以及诸如湿度和气压等环境状况。在504，例程包括基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温而调节发动机油压。在504处调节油压可以包括调节油泵输出的油压，其中油泵向发动机和vct系统供油(如参照图1-2所述)。应理解，调节油泵的油压可以包括调节通过油泵的油流量。为了简单起见，调节油泵输出可以与调节油泵流量、油泵压力和油泵功率中的一个或多个同步。调节油泵的输出可以包括增大到油泵的电流。在一个示例中，调节油压包括致动耦接到发动机的油泵(例如，图1中的油泵182)以控制来自油泵的油压和油流量中的一个或多个。在一个非限制性示例中，可以通过油泵调节器进行致动。在一些示例中，油泵可以被致动以增加油压或油流量，使得油泵(包括vct系统)下游的发动机部件可以接收增加的油流量和/或油压以促进增加的发动机部件的冷却、增加的发动机部件的润滑和/或增加的发动机部件的致动。在一个实施例中，描述的油泵可以为可变排量油泵(vdop)，但应理解其他类型的泵可以结合主动调节来自油泵的油输出的方法使用。用于主动调节来自油泵的油输出的其他示例性方法可以包括耦接到油泵的阀或调节器。
基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温调节油压可通过使用可存储在控制器的存储器中并且然后在发动机操作期间由控制器查找的多个校准表格和/或图表中的一个或多个、使用映射数据、使用公式或算法和/或使用发动机工况的计算模型来完成。可以用于确定目标油压的校准图表的两个非限制性示例在图3和图4中示出。其中，当发动机转速、发动机负荷和发动机油温已知时，目标油压可以被确定。例如，控制器可以使用第一图表(例如，图3所示的图表300)或发动机油压和发动机负荷以及发动机转速之间的关系来查找第一目标油压，并且然后使用第二图表(例如，图4所示的图表400)或发动机油压和发动机油温以及发动机转速之间的关系来查找第二目标油压。在一些示例中，控制器(例如，图1中的控制器12)然后可以选择第一和第二目标油压中的较高者，并且然后致动油泵以输出第一和第二目标油压中的较高者。这样，供应给vct系统和发动机的油压被调节到基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温中的每一个(例如，所有)的水平(例如，第一水平)。例如，控制器可以根据发动机转速、发动机负荷和发动机油温中的每个确定供应给发动机和vct系统的油压。在一些示例中，在504处的方法可以包括根据如上所述的存储的关系基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温(如基于从发动机传感器接收到的信号确定的)而不是基于vct系统的操作来调节油压。在其他示例中，并且取决于工况，两个参考值的最低者可以被设置为目标油压。
在506，例程包括确定是否已接收了针对vct系统(例如，vct系统的进气凸轮)的进气提前请求和针对vct系统(例如，vct系统的排气凸轮)的排气提前请求中的一个或多个。在一个非限制性示例中，当在降低的发动机转速下具有扭矩请求时，通过调节进气凸轮轴的位置可以产生提前进气门的正时的请求。由于使进气凸轮轴(例如，图2中的进气凸轮轴)提前，因此，进气门(例如，图2中的进气门204)可以在上止点(tdc)之前打开并且比当进气凸轮轴未被提前时更早地关闭，进而致使以较高压缩比燃烧。这会增加在低发动机转速下的可用扭矩。响应于操作者踩加速器踏板或增大驱动器扭矩需求，可以产生进气提前请求。应理解，通过调节进气相位器，进气凸轮的位置和正时可以发生相应的调节。由于调节进气凸轮的位置和正时，因此，进气门的位置和正时可以发生相应的调节。因此，vct系统的上述部件的调节可以被统称为调节vct系统或调节vct系统的位置。同样地，进气相位器的基准位置或原始位置与将进气凸轮轴移动到基准位置或原始位置相关，这也与将vct系统移动到基准位置或原始位置相关。对于包括各自的进气vct系统和排气vct系统的发动机实施例，上述关系也适用于排气相位器、排气凸轮、排气门和排气vct系统。
如果未请求进气提前，比如当发动机负荷相对低或者驱动器扭矩需求相对低时，例程移动到508，其中控制器确定是否已接收到vct(例如，图2中的vct进气相位器214或排气相位器234)的原位请求。应理解，原位请求可以包括请求将vct系统(例如，进气相位器和排气相位器中的一个或多个)移动到基准位置(本文也称为原始位置)。在一个非限制性示例中，当vct系统位于离原始位置3曲柄转角角度至60曲柄转角角度的任何位置时，可产生vct系统的原位请求，但其他曲柄转角角度是可预计的。应理解，将vct系统返回到基准位置的请求可以响应于发动机失速状况、发动机关闭请求或执行凸轮轴位置学习例程的请求中的一个或多个。凸轮轴学习例程可以包括有意将一个或多个凸轮轴锁定在原始位置以确定合适的零度位置。这样，能够学习到对于给定发动机工况的零度凸轮轴位置并且该零度凸轮轴位置被控制器引用以用于vct系统的未来的转换。
在一些示例中，移动vct系统到基准位置可以包括移动进气凸轮轴到充分延迟位置和移动排气凸轮轴到充分提前位置中的一个或多个。在其他示例中，移动vct到基准位置可以包括移动进气凸轮轴到充分提前位置。此外，一些vct系统采用已知的“中锁”或“中间锁定”系统，其中进气凸轮轴和排气凸轮轴中的一个或多个的基准位置既不是充分提前位置也不是充分延迟位置。在一些示例中，当发动机负荷降低时或当控制器接收到操作者扭矩请求下降时，可以产生vct系统的原位请求。将发动机从高于怠速的发动机转速置于怠速状况或置于发动机关闭状况(例如，关闭发动机)也可启动vct系统的原位请求。
如果未接收到进气相位器的原位请求，则例程继续到510，其中例程包括在例程结束前基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温而继续调节油压，如以上参照504说明的。
如果在508，控制器确定已接收到vct系统或vct进气相位器的原位请求，那么例程进行至512，其中例程包括确定进气相位器的当前位置是否大于相距原始位置的阈值数量的曲柄转角角度。在一个示例中，阈值数量的曲柄转角角度可以为25曲柄转角角度。在其他示例中，阈值数量的曲柄转角角度可以在20至30曲柄转角角度之间。在一些示例中，发动机失速状况可以产生将vct系统(例如，进气相位器)从相距原始位置大于阈值数量的曲柄转角角度的位置返回到基准位置的请求。如果进气相位器距离原始位置不大于阈值数量的曲柄转角角度，那么例程继续到514，其中例程包括当根据以上在504所述的方法基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温继续调节油压时，控制器命令进气凸轮的进气相位器以将进气凸轮返回到原始位置。在一个示例中，命令进气相位器返回到原始位置可以包括控制器发送信号以致动耦接到vct系统的机电滑阀来将油流引导至进气相位器的一侧，从而致动叶片，由此使进气相位器向原始位置移动。
如果进气相位器大于距离原始位置的阈值数量的曲柄转角角度，那么例程继续到516，其中例程包括将油压调节到上限阈值油压。作为一个示例，在516处的方法可以包括控制器命令油泵将油压调节到上限阈值油压。在一个示例中，上限阈值油压可以为油泵能够产生的最大油压。在其他示例中，可以基于能够实现vct相位器的更快(例如，最快)的转换速度的油压来确定上限阈值油压。例如，上限阈值油压可以为将进气凸轮轴从当前位置转换到原始位置所需的压力，所述当前位置与原始位置之间相隔阈值数量的曲柄转角角度。这样，vct系统被提供合适的油压以快速地从当前位置转换到原始位置，这可引起响应能力和性能的提高。应理解，附加地或可选地，油泵可以监测相对于油流速的输出而不是相对于油压的输出。这样，控制器命令油泵将油压增加到上限阈值油压，即使当控制器将基于发动机油温、发动机负荷和发动机转速将油压调节到不同水平时，如上文504所述。这样，根据上文在504处论述的关系，上限阈值油压可以大于可基于当前发动机转速、发动机负荷和发动机油温确定的油压水平。
例程然后继续到518，其中例程包括确定vct系统(例如，进气凸轮的vct相位器)是否处于命令的位置。在一个示例中，关于vct原位请求，该命令的位置可以包括vct相位器完全进入原始(例如，基准)位置并且致动锁定机构(例如，图2中的锁定机构218)以将vct相位器锁定到原始位置中。在其他示例中，关于vct原位请求，vct相位器可以完全处于原始位置但未通过锁定机构锁定。如果vct相位器不位于命令的位置中，那么例程继续到520，其中例程包括继续传送上限阈值油压达一持续时间。在一个示例中，所述持续时间为在第一事件和第二事件之间经过的时间，第一事件包括转换vct系统的命令，并且第二事件包括确认vct系统(例如，vct相位器)位于命令的位置中。在其他示例中，持续时间为从在vct系统的所述状况之前vct系统的当前位置转换到vct系统的命令的位置的持续时间。这样，油泵将油压输出维持到高于第一水平(例如，如由发动机转速、发动机负荷和发动机油温指示的压力)的第二水平(例如，上限阈值油压)达一持续时间。因此，例程在vct转换的整个持续时间中持续实现对vct系统的充分的油压。vct相位器位置可以由来自凸轮正时传感器(例如，图1中的凸轮正时传感器176)的输出确定。
如果vct相位器处于命令的位置(例如，原始位置)中，则例程继续到522，其中例程包括在例程结束之前，根据504处所述的方法，将油压返回到基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温的压力水平。在一个示例中，基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温将油压返回到压力水平可以包括自上限阈值压力降低油压并且返回到基于校准数据(例如，发动机转速、发动机负荷和发动机油温中的每一个和发动机油压之间的关系，如上文参照504和图3-4所述)控制油泵输出。如前所述，在一些示例中，可以基于如由发动机传感器确定的当前发动机转速、发动机负荷和发动机油温值使用一个或多个校准表格或图表来查找和确定油泵的油压输出。在其他示例中，可以基于当前发动机转速、发动机负荷和发动机油温值使用发动机操作的算法、公式或计算模型来确定目标油压。此外，若干校准相关性可被引用(例如，在控制器的存储器中查找)，并且无论引用的最高油压或是引用的最低油压都可表示为给定工况的目标油压。
如果在506处接收到进气提前请求，则例程继续到524，其中例程包括确定发动机油温是否大于阈值发动机油温。在一个示例中，当发动机油粘度适合于期望的控制方法时，阈值发动机油温可以为考虑了暖发动机状况(warmenginecondition)的温度，比如图4所示的暖发动机状况408。如果发动机油温不大于阈值油温，那么例程继续到526，其中例程包括当继续基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温调节油压时提前进气凸轮轴，如上文504所述。例如，在526处的方法可以包括当以低于上限阈值油压的水平并且基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温向vct系统传送油时提前进气凸轮。
如果在524处发动机的油温大于阈值发动机油温，则例程继续到528，其中例程包括确定发动机转速是否小于发动机转速阈值。在一个非限制性示例中，发动机转速阈值可以为发动机怠速状况。发动机怠速状况可以包括不包含操作者扭矩需求的发动机工况，如可以由加速器踏板(例如，图1中的加速器踏板34)的致动所表示的。在一些示例中，发动机怠速状况可以包括500-1250rpm的发动机转速，但是可以预计到怠速状况可包括不同的发动机转速范围。发动机转速可以由耦接到发动机曲轴(例如，图1中的曲轴108)的发动机转速传感器来确定。在一个示例中，发动机转速传感器可以为霍尔效应传感器。
如果发动机转速不小于阈值，那么例程继续到526，其中例程包括当继续基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温调节油压时提前进气凸轮轴。如果发动机转速小于阈值，那么例程继续到516，其中例程包括将油压调节到上限阈值油压，如上所述。作为一个示例，在516处的例程可以包括控制器命令油泵以将油压调节到上限阈值油压。在一个示例中，上限阈值油压可以为油泵可产生的最大油压。在其他示例中，可以基于能实现vct相位器的最快转换速度的油压来确定上限阈值油压。参照图4示出了这种控制方法的一个示例。数据点414是当发动机油温高于暖发动机油温阈值并且发动机转速低于怠速阈值(例如，图4中阴影区域所示的“暖机怠速状况”)时发生的发动机工况的一个示例。如果当发动机状况如数据点414所示处于阴影区域中时接收到进气提前请求，则方法包括将目标油压增加到如图4中的数据点418所示的(而不是与数据点414相应的油压)上限阈值油压。这样，响应于暖机怠速状况期间的进气提前请求，当发动机油温大于阈值油温并且发动机转速小于阈值转速时，控制器可以将来自油泵的油压增加到上限阈值，即使对于给定工况(例如，发动机负荷、发动机转速、发动机油温)建议的油压表示较低油压时是适合的。例如，基于油压和油温、发动机负荷和发动机转速(例如，如图3-4所示)之间的关系确定的目标油压可以小于上限阈值油压。由于在进气提前请求期间将油压增加到上限阈值，因此vct系统可以更快速地响应于进气提前请求，从而提高vct系统的响应能力，这可以减少nvh问题并且提高性能。应理解，附加地或可选择地，油泵可以监测关于油流速的输出而不是关于油压的输出。
如上所述，在518处，例程包括确定vct(例如，vct系统、vct相位器)是否处于命令的位置中。在一个示例中，相对于进气提前请求，处在命令的位置的vct可以包括其在进气提前请求前转换到更提前的位置的vct相位器。vct相位器位置可以经由凸轮正时传感器(例如，图1中的凸轮正时传感器176)来确定。
如果vct相位器不处于命令的提前位置，那么例程继续到520，其中例程包括继续传送上限阈值油压，直到vct相位器处于命令的提前位置。vct相位器位置可以经由凸轮正时传感器(例如，图1中的凸轮正时传感器176)来确定。
如果vct相位器处于命令的提前位置，则例程继续到522，其中例程包括在例程结束前基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温将油压返回到压力水平。在一个示例中，基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温将油压返回到压力水平可以包括将油压从上限阈值压力降低到由发动机油压和油温、发动机转速和发动机负荷(例如，基于图3-4所示的校准数据)之间关系支配的较低水平。如前所述，在一些示例中，可以使用一个或多个校准表格或图表。在其他示例中，发动机操作的算法、公式或计算模型可以用于确定目标油压。此外，若干校准相关性可被引用，并且无论引用的最高油压或是引用的最低油压都可以表示为给定工况的目标油压。
现转到图6，示例性图示600示出了响应于vct系统的状况的发动机(比如图1或图2所示的发动机系统)和油泵的示例操作。水平轴(x轴)表示时间并且垂直标记t1-t5表示发动机和油泵操作的重要时间。参考图6，图602示出了加速器踏板位置随着时间的变化。图示604示出了发动机转速(ne)随着时间的变化。图示606示出了耦接到发动机的vct系统的进气凸轮的正时。图示608示出了发动机油温的变化。图示610示出了发动机负荷的变化。图示612示出了用于控制发动机油泵的目标油压(例如，油泵的目标油压输出)。如前所述，应理解，在一些示例中，发动机油泵可以为可变排量或可变流量型泵。
在时间t1前，加速器踏板处于指示操作者请求稳定且升高的速度的稳定位置，如图示602所示。发动机转速遵循相似的轨迹(图示604)并且高于怠速阈值发动机转速，如虚线图示605所示。vct系统大致维持在mbt正时，如图606所示。如虚线图示607所示，mbt正时也可以称为最小火花正时，其是实现峰值扭矩或最大制动扭矩的正时。对于不同的工况可以存在不同的mbt正时，其中对于给定的空燃比，处于mbt正时的发动机操作可以产生最大工作量。应理解，mbt可以与位于原始位置(例如，基准位置)的vct系统相一致，在原始位置中，进气凸轮既不提前也不延迟。发动机油温可以升高，如图608所示。发动机负荷可以被增加，如图610所示。如先前所述，应理解，发动机负荷可以使用多个方法表征。量化发动机负荷的一个示例性方法为通过发动机汽缸的当前气流量除以通过该汽缸的最大可能气流量的比率。采用这种方法，可以使用maf和/或map传感器数据来确定发动机负荷。可替换地，可以使用基于maf或map传感器指示的除发动机负荷之外的发动机负荷的指示。在一个示例中，发动机负荷可以由发动机扭矩或发动机真空指示。目标油压也升高并且稳定，如图示612所示。根据校准数据，车辆控制器可以命令目标油压。如前所述，用于控制目标油压的校准数据可以基于包括发动机油温、发动机负荷和发动机转速的发动机参数，如上文参照图3-4所述。因此，在时间t1前，目标油压低于上限阈值油压(如虚线图示613所示)。
在时间t1，发生扭矩需求降低，如可以由加速器踏板减小的致动所指示的(图示602)。发动机转速(图示604)遵循相似的轨迹，从而当加速器踏板逐渐被释放时降低速度。vct系统的正时可以大致保持在mbt，如图示606所示。发动机油温(图示608)可以随着发动机负荷的减小而略微下降(图示610)。随着发动机油温和发动机负荷的降低，目标油压也可以降低，如图612所示。
在时间t2，踩加速器踏板，比如当在入口匝道(on-ramp)上加速以进入高速通行时可以发生的情况，其是由加速器踏板位置(图示602)指示的。在一些示例中，这可以被认为是节气门全开(wot)状况。因此，发动机转速增加，如图示604所示。控制器可以请求vct系统提前进气凸轮，如图示606所示。发动机负荷在wot状况下增加，如图示610所示并且发动机油温(图示608)可以响应于发动机负荷的增加而逐渐升高。在时间t2踩加速器踏板之前，产生进气提前请求，发动机工况被视为暖机怠速状况，如高于暖机阈值温度(虚线图示609)的发动机油温和低于怠速阈值(虚线图示605)的发动机转速所示。由于这些发动机工况，在时间t2之后不久，控制器可以识别这些工况，并且响应于这些工况，控制器可以命令目标油压至上限阈值油压(如虚线图示613所示)以便向vct系统提供足够的油压以在无滞后或nvh问题的情况下快速地转换到命令的位置。因此，在时间t2之后，响应于提前进气凸轮的请求，当发动机转速低于相应的发动机转速阈值并且发动机油温高于相应的油温阈值时，控制器停止基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温调节目标油压(例如，根据存储的关系，如图3-4所示)并且改为将目标油压增加至上限阈值油压。
当控制器确认vct系统已达到命令的位置时，目标油压保持在上限阈值油压直至时间t3。在所示示例中，控制器可以通过接收到来自凸轮正时传感器(例如，图1中的凸轮正时传感器176)的vct相位器位置的指示来确认vct已到达命令的提前位置。在时间t3，控制器可以采用基于发动机转速、发动机负荷和发动机温度的校准数据来命令油泵返回到控制油泵的输出，这可以包括将油压降低到低于上限阈值油压的水平。
在时间t3，加速器踏板再次找到指示稳定且升高的车辆速度的请求的稳定位置，如图示602所示。发动机转速遵循类似的轨迹(图示604)。状况在时间t3和t4之间保持相对稳定，但是应理解发动机油温可以在当前工况下随着延长的发动机操作而稳定地增加。在时间t3和t4之间，可以基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温中的每个来控制目标油压，并且因此目标油压可以稍微增加，如图示612所示，但仍保持在上限阈值油压以下。
在时间t4，存在操作者扭矩需求的突然下降。因此，在t4，操作者释放加速器踏板(图示602)并且发动机转速可以迅速降低(图示604)。响应于扭矩需求的突然降低，当节气门突然关闭时，发动机负荷可以降低(图示610)。当发动机可能不再在增加的发动机负荷下操作时，发动机油温可以开始下降，如图示608所示。响应于工况，在时间t4后不久，由于扭矩需求的突然降低，控制器可以接收到请求将vct系统返回到基准(例如，原始)位置的指示。在所示示例中，在时间t4之前，vct系统可以已经位于距离基准(例如，原始)位置大于阈值数量的曲柄转角角度的位置。因此，控制器可以命令油泵将目标油压输出增加到上限阈值油压(例如，虚线图示613)，如图示612所示。
当控制器确认vct系统已达到命令的原始(例如，基准)位置时，目标油压保持在上限阈值油压(图示612)直至时间t5，如图示606所示。在所示示例中，控制器可以通过接收到来自凸轮正时传感器(例如，图1中的凸轮正时传感器176)的vct相位器位置的指示来确认vct已到达命令的提前位置。加速器踏板在t4后未被再次致动(图示602)，并且发动机负荷降低(图示610)。在时间t5，控制器可以采用基于发动机转速、发动机负荷和发动机温度的校准数据来命令油泵返回到控制油泵的输出，这可以包括当发动机继续怠速(图示604)时将油压降低至低于上限阈值油压的水平。
这样，在vct系统的某些工况期间，可变排量油泵可被可选择地控制以向vct系统提供增大水平的油压，从而获得可最小化附加损失并提高燃料经济性的有效的油输送系统，同时始终满足vct系统的间歇性的高需求。取消响应于vct系统的工况的现有发动机油泵的默认控制的技术效果在于可以在短持续时间内提供增加的油压以促使vct系统的快速转换而不增加附加损失或降低燃料经济性。此外，由于为快速转换向vct系统迅速地提供必须的油压，因此涡轮滞后和nvh问题减少，同时发动机响应能力和性能提高。
一种用于发动机的方法包括：基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温将供应到发动机和可变凸轮正时(vct)系统的油压调节至第一水平；响应于vct系统的状况，将油压增加至高于第一水平的第二水平达一持续时间。在所述方法的第一示例中，当发动机油温高于阈值油温并且发动机转速低于阈值发动机转速时，vct系统的所述状况包括请求提前vct系统的进气凸轮。所述方法的第二示例可选择地包括所述第一示例，并且进一步包括其中vct系统的状况包括将所述vct系统从距离基准位置阈值量的曲柄转角角度的位置返回到基准位置的请求。所述方法的第三示例可选择地包括所述第一示例和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括其中将所述vct系统返回到所述基准位置的所述请求响应于发动机失速状况、和发动机关闭请求或执行凸轮轴位置学习例程的请求中的一个或多个。所述方法的第四示例可选择地包括第一至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括其中调节供应给发动机和vct系统的油压包括致动可变排量油泵以向处于第一水平或第二水平的发动机和vct系统输出油。所述方法的第五示例可选择地包括所述第一至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括：基于油压、发动机负荷和发动机转速之间的第一关系和油压、发动机油温和发动机转速之间的第二关系来确定所述第一水平。所述方法的第六示例可选择地包括所述第一至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括通过选择从所述第一关系和所述第二关系中的每一个确定的最大值来确定所述第一水平。所述方法的第七示例可选择地包括所述第一至第六示例中的一个或多个，并且进一步包括其中所述持续时间为从在所述vct系统的所述状况之前所述vct系统的当前位置转换到所述vct系统的命令的位置的持续时间。所述方法的第八示例可选择地包括所述第一至第七示例中的一个或多个，并且进一步包括：在将所述vct系统调节到命令的位置后将所述油压返回至所述第一水平。
一种用于发动机的另一方法包括，在第一状况期间，将向发动机和可变凸轮正时(vct)系统供油的油泵的供应压力调节至基于发动机转速和发动机负荷以及发动机转速和发动机油温之间的关系的第一水平；和在第二状况期间，调节供给压力至基于所述vct系统的命令的位置而非基于所述关系的第二水平，其中所述第二水平大于所述第一水平。在所述方法的第一示例中，其中所述油泵为可变排量油泵。所述方法的第二示例可选择地包括所述第一示例，并且进一步包括：基于发动机转速和发动机负荷之间的所述关系确定所述供给压力的第三水平并且基于发动机转速和发动机油温之间的所述关系确定所述供给压力的第四水平，并且其中从所述第三水平和第四水平中选择所述供给压力的所述第一水平作为所述第三水平和第四水平中的最大者。所述方法的第三示例可选择地包括所述第一和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括其中所述命令的位置为所述vct系统的进气凸轮的提前位置。所述方法的第四示例可选择地包括第一至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括其中当发动机转速低于转速阈值并且所述发动机油温高于温度阈值时，调节所述供给压力到所述第二水平进一步基于所述提前位置。所述方法的第五示例可选择地包括所述第一至第四示例中的一个或多个，并且进一步包括其中所述vct系统的所述命令的位置是基准位置，并且其中将供给压力调节到所述第二水平响应于所述vct系统的当前位置距离所述基准位置阈值量的曲柄转角角度。所述方法的第六示例可选择地包括所述第一至第五示例中的一个或多个，并且进一步包括，在所述第二状况期间将所述vct系统调节到所述命令的位置之后，将所述供给压力返回至所述第一水平。
一种用于发动机的系统包括：可变凸轮正时(vct)系统，其包括进气凸轮；流体地耦接到所述发动机和所述vct系统的可变排量油泵；和包括具有计算机可读指令的存储器的控制器，所述指令用于：仅响应于当发动机转速小于阈值转速并且发动机油温高于阈值温度时提前所述进气凸轮的指令或将所述进气凸轮返回到距离当前位置阈值量的曲柄转角角度的基准位置的命令，致动可变排量油泵以输出上限阈值水平的油；并且否则，致动所述可变排量油泵以输出低于所述上限阈值水平的第二水平的油，所述第二水平基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温。在所述系统的第一示例中，所述计算机可读指令包括当所述进气凸轮达到命令的位置时，致动所述可变排量油泵以将所述油输出降低到所述第二水平。所述方法的第二示例可选择地包括所述第一示例，并且进一步包括其中阈值量的曲柄转角角度处于在20-30曲柄转角角度的范围内。所述方法的第三示例可选择地包括所述第一和第二示例中的一个或多个，并且进一步包括其中所述上限阈值水平为所述可变排量油泵的最大油压输出。
在另一说明中，一种方法包括：在第一状况期间，致动可变排量油泵以输出低于上限阈值水平的第一水平的油，其中所述第一水平基于发动机转速、发动机负荷和发动机油温中的每一个；并且在包括当发动机转速低于阈值转速并且发动机油温高于阈值温度时提前所述进气凸轮的命令和将所述进气凸轮返回到距离当前位置阈值量的曲柄转角角度的基准位置的命令中的一个的第二状况期间，致动所述可变排量油泵以输出所述上限阈值水平的油而非所述第一水平的油。
注意，本文包括的示例性控制和估计例程可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非瞬时存储器中并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文公开的具体例程可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，比如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的、等等。这样，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必须的，而是为了便于说明和描述。可以根据所使用的特定策略重复执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化表示编程到所述发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非瞬时存储器中的代码，其中所描述的动作通过在包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应理解，本文公开的所述配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多的变形是可能的。例如，上述技术可应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的多种系统和配置以及其它特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元素或“第一”元素或者其等价物。这样的权利要求应被理解为包括一个或多个这样的元素的结合，既不要求也不排除两个或两个以上这样的元素。公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合与子组合可通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论与原权利要求书相比范围是否更宽、更窄、相同或不同，都应被看作被包括在本文公开的主题内。