用于控制连续可变气门正时的方法和系统的制作方法
【专利说明】用于控制连续可变气门正时的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年12月2日提交的韩国专利申请第10-2014-0170355号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
[0003]本发明涉及用于控制连续可变气门正时(为方便起见，在下文中连续可变气门正时被称为“CVVT”)的方法和系统，且更具体而言，涉及这样的用于控制CVVT的方法和系统，其可以通过在CVVT初次运行时估计凸轮扭矩的方向性来防止由于CVVT根据负凸轮扭矩的延迟(或延迟角)而引起的发动机速度下降。
【背景技术】
[0004]—般而言，内燃机(其是通过从外部接收空气和燃料并将空气和燃料在燃烧室中燃烧来产生动力的装置)包括用于将空气和燃料吸入燃烧室的进气门以及用于将在燃烧室中燃烧的爆炸气体排出的排气门。进气门和排气门通过凸轮轴的旋转而打开或关闭，凸轮轴随着曲柄轴的旋转而旋转。
[0005]需要根据取决于车辆的行驶条件的发动机速度、发动机负载等来使得打开/关闭气门的正时不同，以增加发动机的效率。
[0006]特别地，打开/关闭进气门的正时对发动机的效率有很大的影响。这就是说，当进气门提前打开时，在高速下由于气门的重叠时段增加并且可以充分地使用进气/排气惯性流，所以发动机的效率增加，但是在低速下，由于残留气体的量增加，所以效率降低，从而碳氢化合物(HC)的排放量增加。
[0007]因此，已经研发并应用了被称为CVVT的技术:其不根据凸轮轴的旋转来设定凸轮轴的气门的重叠时段，而根据发动机的驱动状态来适当地控制气门正时。
[0008]CVVT是这样的装置(或系统)，其通过根据车辆的负载、发动机速度等，来改变凸轮轴在进气侧或排气侧的相位，从而连续地改变进气门或排气门的打开时间。换言之，CVVT改变了气门重叠时段。CVVT的目标是减少排放气体，提高性能以及使怠速稳定。
[0009]气门正时意指进气门或排气门打开或关闭的时段，以及进气过程是从进气门的打开到关闭的过程，而排气过程是在从排气门的打开到关闭的时段期间将排放气体排出的过程。打开或关闭气门的正时影响发动机的性能。
[0010]气门重叠意指进气门和排气门同时打开的时段。在通常的发动机中一旦设定了气门重叠的时段，则其在全部的发动机速度下被不变地使用，使得其在低发动机速度或高发动机速度下是不利的。
[0011]因此，匹配于发动机负载的气门重叠的控制相应地改进了发动机输出，使得CVVT装置或系统是利用所述控制的装置。
[0012]CVVT装置包括连续可变气门正时单元、作为机油供应设备的机油控制阀门(OCV)、机油温度传感器(OTS)、机油控制阀门过滤器、机油路径、自动张紧器等。
[0013]连续可变气门正时单元可以安装在例如排气侧的凸轮轴上，其内部包括壳体和转子，在壳体与转子叶片之间设置了提前(提前角)室和延迟(延迟角)室，并且机油经由OCV在内部流动，使得转子叶片移动。
[0014]此外，OCV是CVVT装置的核心设备，并且其根据发动机电子控制单元(ECT)的控制来通过改变从油栗供应并在连续可变气门正时单元中流动的发动机机油的路径，而控制气门打开/关闭的时间。
[0015]作为连续可变气门正时单元的工作液体的发动机机油的密度根据温度而改变。OTS测量发动机机油的温度，以在发动机机油流入OCV中之前补偿温度导致的发动机机油密度的改变量，并将测量的温度发送至ECU。ECU通过基于测量的温度来驱动OCV而补偿发动机机油密度的改变量。
[0016]此外，机油控制阀门过滤器将流至OCV的发动机机油中的杂质过滤，并且自动张紧器通过防止响应性的延误或偏离以及CVVT装置的功能中的问题来确保性能稳定性，所述自动张紧器是将在设置了 CVVT装置的排气侧的凸轮轴的链轮与在进气侧的凸轮轴的链轮连接的链条的张力控制设备。
[0017]当CVVT装置将凸轮的位置控制为不在进气侧的最大延迟角或排气侧的最大提前角，而是在其之间时，该控制称为中间相位CVVT控制。根据中间相位CVVT控制，CVVT装置的运行响应性很好，并且可以加宽凸轮的使用范围，从而改进了燃料效率并实现了排放气体的减少。
[0018]如图1所示，当E⑶I施加脉冲宽度调制(PffM)信号至OCV 10时，OCV 10的柱塞12向目标位置移动，使得依据机油流动路径14而控制CVVT装置100的凸轮20的位置向着停放位置、延迟位置、保持位置或提前位置。换言之，机油流动路径14依据柱塞12的位置而改变，从而运行CVVT装置20。
[0019]依据PffM信号的占空值对柱塞12的位置进行控制。如图2所示，因为柱塞12的位置以停放位置(或止动位置、锁定位置)、延迟位置、保持位置和提前位置的顺序改变，所以CVVT装置的凸轮的位置依据柱塞的位置而受到控制。
[0020]在中间相位CVVT装置中，当发动机启动时，凸轮位于停放位置，当满足CVVT的运行条件时，ECU I控制凸轮的位置。当ECU将凸轮的位置从停放位置控制到提前位置或保持位置时，机油流动改变为提前机油流动或保持机油流动而不经过延迟机油流动。该情况下，当在不利条件下机油在延迟机油流动路径中流动时，因为CVVT装置可能暂时延迟，所以发动机速度可能下降，启动稳定性可能变差，并且可能出现消费者抱怨。
[0021]此外，如图3所示，在用于车辆的发动机系统中，依据凸轮20的移动而产生凸轮扭矩。凸轮扭矩可以周期性地具有正值或负值。凸轮扭矩受设置在CVVT装置中的凸轮、链条设备、高压栗等的影响。
[0022]正的凸轮扭矩作用于CVVT装置的提前方向，负的凸轮扭矩作用于其延迟方向。
[0023]因此，当CVVT装置运行时，需要通过使用曲柄传感器和凸轮传感器来确定凸轮扭矩是正的还是负的而控制CVVT的运行条件。
[0024]在中间相位CVVT装置中，当发动机启动时，凸轮位于停放位置。在发动机启动之后，当中间相位CVVT装置初次运行，以及凸轮被控制并且从停放位置改变到提前位置或保持位置，以及此时延迟机油流动路径工作时，CVVT可能暂时延迟，从而发动机速度可能下降。该情况下，当凸轮扭矩为负的时，因为凸轮扭矩在作为不利条件的延迟方向上应用到凸轮，所以关于凸轮下冲(undershoot)和发动机速度下降的问题可能恶化。
[0025]公开于该发明【背景技术】部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0026]本发明的各个方面致力于提供这样的用于控制CVVT的方法和系统，其通过在CVVT初次运行时估计凸轮扭矩的方向性，可以防止由于CVVT根据负凸轮扭矩的延迟(或延迟角)而引起的发动机速度的降低。
[0027]本发明的各个方面进一步致力于提供这样的用于控制CVVT的方法和系统，其可以通过在CVVT位于锁定位置并且CVVT的目标值设定在提前位置或保持位置时将凸轮扭矩的状态与运行CVVT的条件进行组合，在凸轮扭矩为负㈠的时限制CVVT的运行，以及在凸轮扭矩为正(+)的时运行CVVT，而根据发动机的特性和中间相位CVVT装置的流动路径的特性来最优地控制CVVT。
[0028]根据本发明的各个方面，用于控制连续可变气门正时(CVVT)的方法可以包括以下步骤:通过CVVT控制器来确定CVVT控制是否启动；当CVVT控制启动时，CVVT控制器通过凸轮传感器来检测凸轮的位置并且通过曲柄传感器来检测曲柄轴的位置；通过CVVT控制器来基于凸轮的位置和曲柄轴的位置而确定是否需要识别凸轮扭矩为正的或负的；当需要识别凸轮扭矩为正的或负的时，通过CVVT控制器来确定凸轮是否被控制为从锁定位置而位于提前位置或保持位置；以及当凸轮被控制为从锁定位置而位于提前位置或保持位置并且满足用于执行CVVT控制的条件时，通过CVVT控制器来确定凸轮扭矩是否为负的，并且当凸轮扭矩为负的时，在等待预定时间之后通过CVVT控制器来执行预定的CVVT控制。
[0029]该方法可以进一步包括，当凸轮扭矩为正的时通过CVVT控制器来立即执行预定的CVVT控制，其中CVVT控制是用于中间相位CVVT的控制。
[0030]预定时间可以是凸轮扭矩从负状态改变到正状态所花费的时间。
[0031]可以基于电池温度以及CVVT装置的机油温度和机油压力来设定执行CVVT控制的条件。
[0032]当需要识别凸轮扭矩为正的或负的时，凸轮可以位于锁定位置。
[0033]根据本发明的各个方面，用于控制连续可变气门正时(CVVT)的系统可以包括:凸轮传感器，其配置为检测凸轮的位置；曲柄传感器，其配置为检测曲柄轴的位置；CVVT装置，其设置有机油控制阀门和机油温度传感器；发动机电子控制装置(ECU)，其配置为控制发动机；以及CVVT控制器，其配置为基于凸轮传感器、曲柄传感器和ECU的信号来控制CVVT装置，其中，CVVT控制器由执行本发明的上述方法的预定程序来运行。
[0034]如上所述，根据本发明的各个实施方案，可以提供用于控制CVVT的方法和系统，其通过在CVVT初次运行时估计凸轮扭矩的方向性来防止由于CVVT根据负凸轮扭矩的延迟(或延迟角)而引起的发动机速度的降低。
[0035]此外，根据本发明的各个实施方案，可以提供用于控制CVVT的方法和系统，其通过在CVVT位于锁定位置并且CVVT的目标值设定在提前位置或保持位置时将凸轮扭矩的状态与运行CVVT的条件进行组合，在凸轮扭矩为负(-)的时限制CVVT的运行，以及在凸轮扭矩为正(+)的时运行CVVT，而根据发动机的特性和中间相位CVVT装置的流动路径的特性来最优地控制CVVT。
[0036]应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于