СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ С ИЗМЕНЕНИЕМ ФАЗ КУЛАЧКОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR OPERATION OF ENGINE WITH CHANGE OF PHASES OF CAM DISTRIBUTION (EMBODIMENTS)

Область техники
Настоящая заявка относится к способам эксплуатации двигателя с изменением фаз кулачкового распределения (ИФКР).
Уровень техники и сущность изобретения
В двигателе внутреннего сгорания может использоваться изменение фаз кулачкового распределения (ИФКР) с целью экономии топлива и снижения количества вредных веществ в отработавших газах автомобиля. Устройство ИФКР может включать в себя фазовращатель лопастного типа, управляемый электромеханическим золотниковым клапаном. Золотниковый клапан способен направлять поток гидравлической жидкости, такой как например масло, с одного края лопасти к другому краю, как например от камеры запаздывания в камеру опережения. Устройство ИФКР может включать в себя более одного масляного контура, соединяющего одну сторону лопасти с другой, через которые может направляться поток гидравлической жидкости. Фазовращатель можно приводить в действие с помощью давления масла, причем приведение в действие фазовращателя зависит от давления масла в контуре. В других вариантах фазовращатель можно приводить в действие с помощью крутящего момента кулачка, причем приведение фазовращателя в действие зависит от крутящего момента, создаваемого во время срабатывания кулачка.
Пример фазовращателя ИФКР, приводимого в действие крутящим моментом кулачка, продемонстрирован Смитом и др. в патенте US 8356583. В этом примере устройство ИФКР выполнено с гидравлически активируемым фиксирующим штифтом, т.е. содержащим фиксирующий штифт в промежуточном положении (далее по тексту именуемое как - «средне-замкнутое положение»). Традиционные устройства ИФКР могут включать в себя фиксирующий штифт с одного края диапазона фазовращателя. В устройстве ИФКР по Смиту также используют два независимых масляных контура, далее по тексту именуемые как - фазирующий контур и фиксирующий контур. В фазовращателе ИФКР со средне-замкнутым положением по Смиту управляемый клапан включен в роторный блок фазовращателя, клапан выполнен с возможностью перемещения из первого положения во второе положение. Когда управляемый клапан находится в первом положении, блокируется прохождение гидравлической жидкости через управляемый клапан. Когда управляемый клапан находится во втором положении, гидравлическая жидкость может проходить между фиксирующей линией от камеры опережения и фиксирующей линией от камеры запаздывания через управляемый клапан и общую линию, таким образом, роторный блок перемещается и удерживается в положении промежуточного фазового угла относительно корпуса. Фиксирующие линии, выполненные с возможностью сообщения с камерой опережения или камерой запаздывания, блокируются, когда фазовращатель ИФКР находится в промежуточном положении или рядом с промежуточным положением. Золотниковый клапан имеет три области работы, а именно: фиксация (или автоблокировка), запаздывание и опережение в указанном порядке. В частности, когда золотниковый клапан получает команду для перехода в область запаздывания или опережения, управляемый клапан находится в первом положении, и блокируется прохождение потока жидкости через линии фиксирующего контура. Кроме того, жидкость может проходить от одной стороны лопасти к другой через фазирующие контуры. Когда золотниковый клапан получает команду для перехода в удерживающую область, управляемый клапан находится во втором положении, и жидкость может свободно проходить из камеры опережения или запаздывания через фиксирующие линии и управляемый клапан, в противоположную камеру через общую жидкостную линию. Кроме того, блокируется прохождение жидкости через фазирующие контуры.
Однако авторы настоящего изобретения выявили возможные проблемы с такой системой ИФКР. В случае использования фазовращателя ИФКР, приводимого в действие крутящим моментом кулачка (ПКМК), со средне-замкнутым положением, когда золотниковый клапан получает команду на перемещение в область запаздывания или область опережения, фиксирующий контур не способен выполнять «автоблокировку» фазовращателя в связи с наличием масла высокого давления, поступающего в управляемый клапан. Если золотниковый клапан получает команду на перемещение в область фиксации, или если золотниковый клапан получает команду на перемещение в область запаздывания, нулевую область или область опережения, и при этом давление масла в системе недостаточное, может задействоваться фиксирующий масляный контур и с помощью гидравлического управления перевести фазовращатель обратно в промежуточное, средне-замкнутое положение. В случае возникновения такой ситуации с низким давлением масла управляемого клапана из-за низкого давления масла в системе возможен конфликт между управлением положением ИФКР и гидравлическим управлением фиксирующим штифтом. Следовательно, возможна блокировка фазовращателя, даже в случае получения команды для перемещения в область опережения или область запаздывания. В других вариантах фазовращатель может непредсказуемо отвечать на команды золотникового клапана из-за дополнительного хаотичного приведения в действие с помощью потоков жидкости, проходящих через фиксирующие контуры. Эти проблемы могут возникать, даже когда гидравлическое давление достаточное для управления фазовращателем через фазирующие контуры. Любая из этих ситуаций может привести к ухудшению производительности двигателя.
Например, с проблемой, указанной выше, можно, по меньшей мере, частично справиться, используя способ для двигателя, содержащий изменение фаз кулачкового распределения посредством гидравлического давления, создаваемого крутящим моментом кулачка, отдельно от давления масла, создаваемого двигателем, посредством золотникового клапана, и, в ответ на падение давления масла в системе ниже порогового значения, регулировку положения золотникового клапана для уменьшения давления масла в системе, действующего на блокирующий контур фазовращателя. Таким образом, можно избежать нежелательного задействования и блокировки фиксирующего контура.
Например, возможен контроль давления масла фазовращателя ИФКР. При условиях, когда давление масла ниже порогового значения, золотниковый клапан может автоматически получить команду на перемещение в удерживающую область, для возможности направления фазовращателя в средне-замкнутое положение, и возможно задействование фиксирующего штифта. Кроме того, возможен запрет на направление золотникового клапана в область опережения или область запаздывания. Фазовращатель может оставаться в средне-замкнутом положении с задействованным фиксирующим штифтом до тех пор, пока давление масла не восстановится выше порогового значения. Например, если давление масла в фазовращателе ИФКР понижено в связи с низким общим давлением масла, контроллер двигателя может увеличить частоту вращения двигателя в режиме холостого хода для повышения общего давления масла до достаточного уровня, чтобы повысить давление масла фазовращателя ИФКР выше порогового значения. Как только достигается достаточно высокое давление, разрешено получение команды для перемещения золотникового клапана в область опережения или область запаздывания.
Таким образом, путем активного направления золотникового клапана в положение автоблокировки в ответ на низкое давление гидравлической жидкости (например, масло), золотниковый клапан может запретить управление положением ИФКР для того чтобы избежать конфликта с нежелательным задействованием фиксирующего масляного контура из-за низкого давления. Вместо этого золотниковый клапан может лишь позволить перенаправлять поток масла через фиксирующий контур до тех пор, пока давление масла не восстановится в системе. Путем намеренного задействования фиксирующего контура в условиях низкого давления масла удается избежать наличия конкурирующего потока масла через фазирующий контур. Кроме того, путем получения команды для золотникового клапана для его удержания в фиксирующем положении до тех пор, пока давление масла не восстановится до достаточного уровня, можно избежать нежелательного задействования фиксирующего контура. В целом, улучшается производительность двигателя.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрываются более подробно. Оно не предназначено для определения ключевых или основных отличительных признаков предмета настоящего изобретения, объем которого определяется только пунктами формулой, приведенной после подробного описания. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 показана система двигателя, включающая в себя устройство изменения фаз кулачкового распределения.
На ФИГ. 2 показана блок-схема смазочной системы двигателя,
на ФИГ. 3 показан пример системы фазовращателя ИФКР.
На ФИГ. 4 показана высокоуровневая функциональная схема для отправки команды фазовращателя ИФКР для регулировки фаз кулачкового распределения на основе рабочих условий двигателя.
На ФИГ. 5 изображен пример способа регулировки положения кулачка путем регулировки команды коэффициента заполнения золотникового клапана.
На ФИГ. 6 изображен пример способа регулировки фазовращателя до определенного положения перед остановом двигателя.
На ФИГ. 7А-В изображен пример способа определения, удерживать ли фазовращатель в блокирующем положении с задействованным или незадействованным фиксирующим штифтом.
На ФИГ. 7С показан пример регулировки команды золотникового клапана в ответ на уменьшенное давление масла в системе.
На ФИГ. 8А изображен пример способа выбора, как перемещать золотниковый клапан из удерживающей области клапана в ответ на команду разблокировки фазовращателя.
На ФИГ. 8В изображен пример надежной разблокировки фазовращателя, используя регулировки предварительного положения для положения золотникового клапана.
На ФИГ. 9 изображен пример способа для блокировки фазовращателя путем избирательного перемещения золотникового клапана в удерживающую область во время крутильных импульсов или между крутильными импульсами распределительного вала.
На ФИГ. 10А-В изображено воздействие крутильных импульсов распределительного вала на положение фазовращателя.
На ФИГ. 11-12 изображены примеры возможного использования перемещения золотникового клапана в удерживающую область во время крутильных импульсов или между крутильными импульсами запаздывания распределительного вала.
На ФИГ. 13 изображен способ рационального картирования запретной зоны золотникового клапана фазовращателя ИФКР.
На ФИГ. 14 изображен пример картирования и адаптивного изучения границ запретной зоны золотникового клапана.
На ФИГ. 15 изображен пример способа для указания ухудшения состояния фиксирующего контура фазовращателя ИФКР в ответ на изменения амплитуд кручения кулачка между пиками.
Подробное описание изобретения
Следующее раскрытие относится к системам и способам для управления двигателем автомобиля, оснащенным системой регулируемых клапанов цилиндров, такой как ИФКР, как показано на ФИГ. 1-3. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью регулировки коэффициента заполнения, задаваемого для золотникового клапана фазовращателя ИФКР для регулировки положения фазовращателя, как показано на ФИГ. 4-6. При условиях, когда фазовращатель должен быть разблокирован и перемещен, контроллер может выбрать способ для надежной разблокировки фазовращателя, при этом уменьшая ошибки фазирования, как изображено на ФИГ. 7А-С и 8А-В. Контроллер аналогичным образом выполнен с возможностью регулировки команды золотникового клапана для активации точной блокировки фазовращателя в нужном положении, как показано на ФИГ. 9-12. Контроллер также может промежуточно картировать золотниковый клапан для адаптивного изучения областей золотникового клапана и, соответственно, обновлять команды коэффициента заполнения для установки положения фазовращателя, как показано на ФИГ. 13-14. Дополнительно, контроллер может использовать изменения кручения распределительного вала для своевременной идентификации ухудшения состояния системы ИФКР и соответственно реализовывать компенсирующие меры, как показано на ФИГ. 15. Таким образом, ошибки фазирования снижаются, эффективность двигателя увеличивается, а количество вредных веществ в отработавших газах снижается.
На ФИГ. 1 изображен примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. На ФИГ. 1 показано, что двигатель 10 может получать управляющие параметры от системы управления, включающей в себя контроллер 12, а также входные данные от водителя автомобиля 190 через вводное устройство 192. В этом примере вводное устройство 192 включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали (ПП) для создания сигнала ПП, пропорционального положению педали.
Цилиндр 30 (далее по тексту в настоящем документе также именуемый как «камера сгорания») двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным внутри них. Поршень 36 может быть выполнен с возможностью соединения с коленчатым валом 40 с возможностью возвратно-поступательного движения поршня, преобразовываемого во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может соединяться, по крайней мере, с одним приводным колесом пассажирского автомобиля через трансмиссионную систему. Дополнительно, стартер может быть выполнен с возможностью соединения с коленчатым валом 40 через маховик для возможности пуска двигателя 10. Коленчатый вал 40 может быть выполнен с возможностью соединения с масляным насосом 208 (ФИГ. 2) для создания давления в смазочной системе 200 двигателя (соединение между коленчатым валом 40 и масляным насосом 208 не показано). Корпус 136 гидравлически соединен с коленчатым валом 40 через цепь или ремень газораспределительного механизма (не показан).
Цилиндр 30 может быть выполнен с возможностью получения входного воздуха через впускной коллектор или впускные воздушные тракты 44. Впускной воздушный тракт 44 может быть выполнен с возможностью сообщения с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 30. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных трактов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или турбокомпрессор. Дроссельную систему, включающую в себя дроссельную заслонку 62, можно устанавливать на впускном воздушном тракте двигателя для изменения расхода и/или давления воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. В этом конкретном примере дроссельная заслонка 62 может соединяться с электродвигателем 94 так, что положение эллиптической дроссельной заслонки 62 может управляться контроллером 12 через электродвигатель 94. Такую конфигурацию называют электронной системой управления положением дроссельной заслонки (ЭСУПДЗ), которая также может использоваться для управления частотой вращения в режиме холостого хода.
Показано, что камера 30 сгорания выполнена с возможностью сообщения с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускные клапаны 52а и 52b (не показаны) и выпускные клапаны 54а и 54b (не показаны). Таким образом, возможно использование четырех клапанов на цилиндр, а в другом примере используется один впускной и один выпускной клапан на цилиндр. В другом примере используется два впускных и один выпускной клапан на цилиндр.
Выпускной коллектор 48 выполнен с возможностью получения отработавших газов из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 30. Датчик 76 отработавших газов показан в соединении с выпускным коллектором 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 (где датчик 76 может соответствовать различным датчикам). Например, датчиком 76 может быть любой из известных датчиков, используемых для определения воздушно-топливного отношения, например, линейный датчик кислорода, универсальный датчик кислорода в отработавших газах (УДКОГ), датчик кислорода с двумя состояниями или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ). нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах (НДКОГ), или датчик НС или СО. Устройство 72 снижения токсичности отработавших газов показано ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 70. Устройством 72 контроля количества вредных веществ в отработавших газах может быть трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель оксидов азота (NOx), различные устройства контроля количества вредных веществ в отработавших газах или их сочетания.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу зажигания 92 для инициирования сгорания. Система 88 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания (ОЗ) для свечи зажигания от контроллера 12, при выбранном рабочем режиме. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 92 зажигания может отсутствовать, например, когда в двигателе 10 сгорание инициируется путем самовозгорания или впрыском топлива, как, например, в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливными форсунками для впрыска топлива. В качестве не ограничивающего примера показана форсунка 66А в прямом соединении с цилиндром 30 для прямого впрыска топлива пропорционально длительности импульса прямого впрыска топлива (ДИПВТ), полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 68. Таким образом, топливная форсунка 66А обеспечивает то, что известно как прямой впрыск (далее - «ПВ») топлива в цилиндр 30. Топливная форсунка может устанавливаться с боковой стороны камеры сгорания (как показано) или, например, с верхней стороны камеры сгорания (рядом со свечой зажигания). Топливо может подаваться на топливную форсунку 66А с помощью топливной системы, включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может дополнительно или альтернативно включать в себя топливную форсунку во впускном коллекторе 44 в конфигурации, обеспечивающей то, что известно как впрыск топлива во впускные каналы выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Контроллер 12 показан в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода-вывода, электронный носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве чипа 106 постоянного запоминающего устройства (П3У) в данном конкретном примере, оперативного запоминающего устройства 108 (ОЗУ), энергонезависимого запоминающего устройства 110 (ЭЗУ) и стандартной шины данных. Контроллер 12 показан в качестве получающего различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, таких как показания массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 100 массового расхода воздуха, соединенного с заслонкой 20; температура хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с контуром 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (П3) от датчика 118 на эффекте Холла, соединенного с коленчатым валом 40; и положение дроссельной заслонки (ПД) от датчика 20 положения дроссельной заслонки; сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122; показания детонации от датчика 182 детонации; и показания абсолютной или относительной влажности от датчика 180. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) создается контроллером 12 из сигнала ПЗ стандартным образом, а сигнал ДВК от датчика абсолютного давления обеспечивает показания вакуума или давления во впускном коллекторе. Во время стехиометрической работы этот датчик способен выдавать показания нагрузки двигателя. Дополнительно, этот датчик, вместе с частотой вращения двигателя, может предоставлять расчет подачи (включая воздух) в цилиндр. В примере датчик 118, который также используется в качестве датчика частоты вращения двигателя, создает заранее заданное количество равноудаленных импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
В данном конкретном примере температура Tcat1 каталитического нейтрализатора 70 определяется датчиком 124 температуры, и температура Tcat2 устройства 72 контроля количества вредных веществ в отработавших газах определяется датчиком 126 температуры. В другом варианте осуществления температура Tcat1 и температура Tcat2 может определяться на основе работы двигателя.
Далее по ФИГ. 1, показана система 19 изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР). В настоящем примере показана система распределительного вала верхнего исполнения, хотя могут использоваться другие подходы. В частности, распределительный вал 130 двигателя 10 показан в связи с коромыслами 132 и 134 для приведения в действие впускных клапанов 52а и 52b и выпускных клапанов 54а, 54b. В изображенном примере система 19 ИФКР - это система, приводимая в действие крутящим моментом кулачка (ПКМК), причем приведение в действие фазовращателя системы ИФКР активируется импульсами крутящего момента кулачка. В других вариантах система 19 ИФКР - это система, приводимая в действие давлением масла. Путем регулировки множества гидравлических клапанов, чтобы направить поток гидравлической жидкости, такой как моторное масло, в полость (такую как камера опережения или камера запаздывания) фазовращателя распределительного вала возможно изменение фаз газораспределения, т.е. опережение или запаздывание. Как указано далее в настоящем документе, работой гидравлических регулирующих клапанов могут управлять соответствующие управляющие соленоиды. В частности, контроллер двигателя может передавать сигнал на соленоиды для перемещения золотникового клапана, регулирующего поток масла через полость фазовращателя. В соответствии с настоящим документом, опережение или запаздывание относится к относительному кулачковому распределению, при этом положение полного опережения все еще может обеспечивать запаздывание открытия впускного клапана в отношении верхней мертвой точки, в качестве примера.
Распределительный вал 130 гидравлически связан с корпусом 136. Корпус 136 образует зубчатое колесо с множеством зубцов 138. В примерном варианте осуществления корпус 136 механически соединен с коленчатым валом 40 через цепь или ремень газораспределительного механизма (не показан). Поэтому корпус 136 и распределительный вал 130 вращаются, по существу, с равной между собой частотой вращения и синхронно в отношении к коленчатому валу. В другом варианте осуществления, например, в четырехтактном двигателе, корпус 136 и коленчатый вал 40 могут быть механически связаны с распределительным валом 130, при этом корпус 136 и коленчатый вал 40 могут синхронно вращаться с частотой вращения, отличной от частоты вращения распределительного вала 130 (например, с соотношением 2:1, частота вращения коленчатого вала в два раза быстрее, чем частота вращения распределительного вала). В другом варианте осуществления зубцы 138 могут быть механически связаны с распределительным валом 130. Путем манипуляции гидравлической муфтой в соответствии с настоящим документом, относительное положение распределительного вала 130 к распределительному валу 40 может меняться, используя давление гидравлической жидкости, в камере 142 запаздывания и камере 144 опережения. Позволяя гидравлической жидкости высокого давления войти в камеру 142 запаздывания, относительное взаиморасположение между распределительным валом 130 и коленчатым валом 40 является положением с запаздыванием. Таким образом, впускные клапаны 52а, 52b и выпускные клапаны 54а, 54b открываются и закрываются позже обычного по отношению к коленчатому валу 40. Также, позволяя гидравлической жидкости высокого давления войти в камеру 144 опережения, относительное взаиморасположение между распределительным валом 130 и коленчатым валом 40 является положением с опережением. Таким образом, впускные клапаны 52а, 52b и выпускные клапаны 54а, 54b открываются и закрываются раньше обычного по отношению к коленчатому валу 40.
На этом примере показана система, в которой фазы газораспределения для впускного и выпускного клапана контролируются одновременно, также можно использовать изменение фаз кулачкового распределения для впускного кулачка, выпускного кулачка, двойное независимое изменение фаз кулачкового распределения, двойное равное изменение фаз кулачкового распределения и т.д. Дополнительно может использоваться изменение высоты подъема клапана. Дополнительно может использоваться переключение профиля кулачков для использования разных профилей кулачков при различных рабочих условиях. Дополнительно, клапанный механизм может быть роликовым толкателем, прямодействующим механическим ковшом, электрогидравлической системой или другой альтернативой коромысла.
Зубцы 138, вращающиеся синхронно с распределительным валом 130, позволяют измерять относительное положение распределительного вала через датчик 150 кулачкового распределительного механизма, обеспечивая сигнал ИФКР для контроллера 12. Зубцы 1, 2, 3, 4 могут использовать для измерения положения распределительного вала, они равноудалены друг от друга (например, в двухрядном двигателе V8-90 градусов друг к другу), при этом зубец 5 могут использовать для идентификации цилиндра. Кроме того, контроллер 12 отправляет управляющие сигналы (LACT, RACT) в стандартные электромагнитные клапаны (не показаны) для управления потоком гидравлической жидкости, направляя его в камеру 142 запаздывания, в камеру 144 опережения, или не отправляя ни в какую камеру.
Относительное кулачковое распределение могут измерять разными способами. В целом, время, или угол поворота между передним фронтом сигнала П3 и получением сигнала от одного из зубцов 138 на корпусе 136 позволяет измерить относительное кулачковое распределение. В частности, например, для двигателя V8 с двумя блоками цилиндров и 5-зубчатым колесом измерение фаз кулачкового распределения для отдельного блока получают четыре раза за оборот, причем дополнительный сигнал используют для идентификации цилиндра.
В соответствии с вышеуказанным описанием ФИГ. 1 лишь иллюстрирует один цилиндр двигателя с несколькими цилиндрами, каждый цилиндр имеет собственный набор впускных / выпускных клапанов, топливных форсунок, свечей зажигания и т.д.
ФИГ. 2 иллюстрирует пример осуществления смазочной системы 200 двигателя с масляным насосом 208, соединенным с коленчатым валом 40 (не показан), включающей в себя различные масляные подсистемы (S1-S3) 216, 218, и 220. Масляная подсистема может использовать поток масла для выполнения некоторых функций, таких как смазывание, приведение в действие и т.д. Например, одной или более масляными подсистемами 216, 218, 220 могут быть гидравлические системы с гидравлическими приводами и гидравлическими регулирующими клапанами. Дополнительно, масляными подсистемами 216, 218, 220 могут быть смазочные подсистемы, такие как каналы для доставки масла на движущиеся компоненты, такие как распределительные валы, клапаны цилиндра и т.д. Дополнительными не ограничивающими примерами масляных подсистем могут быть фазовращатели, стенки цилиндра, вспомогательные подшипники и т.д.
Масло подается в масляную подсистему через подающий канал и возвращается через обратный канал. В некоторых вариантах осуществления может применяться меньшее или большее количество масляных подсистем.
Далее по ФИГ. 2, масляный насос 208, в связи с вращательным движением коленчатого вала 40 (не показан), высасывает масло из масляного резервуара 204, находящегося в масляном поддоне 202, через подающий канал 206. Масло перекачивается от масляного насоса 208 под давлением через подающий канал 210 и масляный фильтр 212 в главную магистраль 214. Давление в главной магистрали 214 зависит от усилия, создаваемого масляным насосом 208, и расхода масла, подаваемого в каждую масляную подсистему 216, 218, 220 через подающие каналы 214а, 214b, 214с соответственно. Масло возвращается в масляный резервуар 204 при атмосферном давлении через обратный канал 222. Датчик 224 давления масла измеряет давление масла в главной магистрали и отправляет данные о давлении в контроллер 12 (не показан). Насосом 208 может быть насос с электрическим приводом, производительность насоса выше при более высокой частоте вращения двигателя и ниже при более низкой частоте вращения двигателя.
Уровень давления масла в главной магистрали может влиять на производительность одной или более масляных подсистем 216, 218, 220, например, усилие, создаваемое гидравлическим приводом, прямо пропорционально давлению масла в главной магистрали. Когда давление масла высокое, привод может функционировать боле отзывчиво; когда давление масла низкое, привод может функционировать менее отзывчиво. Низкое давление масла также может ограничивать эффективность моторного масла в части смазывания движущихся частей. Например, если давление масла в главной магистрали ниже порогового значения давления, возможна подача сниженного количества смазочного масла, и возможно повреждение компонента.
Кроме того, давление масла в главной магистрали наивысшее, когда отсутствует или снижен расход масла, выходящего из главной магистрали. Таким образом, утечка на гидравлических приводах в масляных подсистемах может привести к снижению давления масла в главной магистрали. Дополнительно, один конкретный источник утечки масла может появиться в фазовращателе, как проиллюстрировано далее в подробностях со ссылкой на ФИГ. 3.
ФИГ. 3 иллюстрирует фазовращатель 300 ИФКР в положении опережения. В примере фазовращатель 300 ИФКР может включать в себя фазовращатель 19 ИФКР на ФИГ. 1. На ФИГ. 3 дополнительно изображен золотниковый клапан 309 с электромагнитным приводом, соединенный с фазовращателем 300 ИФКР. Золотниковый клапан 309 показан в положении в области опережения золотника в качестве не ограничивающего примера. Следует понимать, что золотниковый клапан может иметь неограниченное количество промежуточных положений, например, положения в области опережения, нулевая область, удерживающая область золотника (как указано далее). Положение золотникового клапана может не только управлять направлением перемещения фазовращателя ИФКР, но и, в зависимости от дискретного положения золотника, также может управлять скоростью перемещения фазовращателя ИФКР.
Двигатели внутреннего сгорания оснащаются различными механизмами для изменения угла между распределительным валом и коленчатым валом с целью улучшения рабочих показателей двигателя или снижения вредных веществ в отработавших газах. В большинстве таких механизмов изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР) используется один или более фазовращателей лопастного типа на распределительном вале двигателя (или на распределительных валах двигателя при использовании двигателя с несколькими распределительными валами), такой как фазовращатель 300 ИФКР. Фазовращатель 300 ИФКР может оснащаться ротором 305 с одной или более лопастями 304, устанавливаемым на край распределительного вала 326, в корпусе 340 с камерами лопастей, в которые устанавливаются лопасти. В другом примере лопасти 304 могут устанавливаться в корпус 340, а камеры могут устанавливаться в роторный блок 305. Внешнее окружение 301 корпуса образует зубчатое колесо, шкив или редукторную систему, способную принимать приводное усилие, передаваемое через цепь, ремень или шестеренную передачу, как правило, от коленчатого вала или от другого распределительного вала в случае с двигателем с несколькими распределительными валами.
Фазовращатель 300 ИФКР изображен в качестве фазовращателя, приводимого в действие крутящим моментом кулачка. Реверсы крутящего момента распределительного вала, вызываемые усилиями открытия и закрытия клапанов двигателя, приводят в движение лопасти 304. Камеры 302, 303 опережения и запаздывания выполнены с возможностью сопротивления положительным и отрицательным импульсам крутящего момента в распределительном вале 326, и, в других вариантах, давление создается крутящим моментом кулачка. Золотниковый клапан 309 позволяет лопасти 304 в фазовращателе перемещаться благодаря позволению жидкости проходить из камеры 302 опережения в камеру 303 запаздывания, или наоборот, в зависимости от требуемого направления перемещения. Например, когда требуемым направлением перемещения является перемещение в направлении опережения, золотниковый клапан 309 позволяет лопасти перемещаться путем позволения жидкости проходить из камеры запаздывания в камеру опережения. Для сравнения, когда требуемым направлением перемещения является перемещение в направлении запаздывания, золотниковый клапан 309 позволяет лопасти перемещаться путем позволения жидкости проходить из камеры опережения в камеру запаздывания.
Корпус 340 фазовращателя 300 ИФКР имеет внешнее окружение 301 для принятия приводного усилия. Роторный блок 305 соединяется с распределительным валом 326 и соосно располагается в границах корпуса 340. Роторный блок 305 имеет лопасть 304, разделяющую камеру, образуемую между корпусом 340 и роторным блоком 305 на камеру 302 опережения и камеру 303 запаздывания. Лопасть 304 способна вращаться для сдвига относительного углового положения корпуса 340 и роторного блока 305. Кроме того, используется гидравлический фиксирующий контур 333 и контур 323 фиксирующего штифта. Гидравлический фиксирующий контур 333 и фиксирующий штифт 323 жидкостно соединяются, в сущности образуя единый контур, как указано выше, но рассматриваемый по отдельности для целей упрощения и лучшего разделения их конкретных функций. Гидравлический фиксирующий контур 333 включает в себя пружину 331, загруженный управляемый клапан 330, фиксирующую линию 328 опережения, которая соединяет камеру 302 опережения с управляемым клапаном 330 и общей линией 314, и фиксирующую линию 334 запаздывания, соединяющую камеру 303 запаздывания с управляемым клапаном 330 и общей линией 314. Фиксирующая линия 328 опережения и фиксирующая линия 334 запаздывания находятся на заранее заданном расстоянии или длине от лопасти 304. Управляемый клапан 330 располагается в роторном блоке 305 и жидкостно соединяется с контуром фиксирующего штифта 323 и линией 319а подачи через соединительную линию 332. Контур 323 фиксирующего штифта включает в себя фиксирующий штифт 325, соединительную линию 332, управляемый клапан 330, линию 319а подачи и выходную линию 322 (пунктирные линии).
Управляемый клапан могут приводить в действие между двумя положениями: первое положение, соответствующее закрытому или выключенному положению, и второе положение, соответствующее открытому или включенному положению. Управляемый клапан могут получать команды для установки в эти положения от золотникового клапана. В первом положении в управляемом клапане создается давление за счет давления масла, создаваемого двигателем, в линии 332, которое задает положение управляемого клапана, при котором блокируется поток жидкости между камерами опережения-запаздывания через управляемый клапан и фиксирующий контур 333. Во втором положении давление масла, создаваемое двигателем, в линии 332 отсутствует. Отсутствие давления в линии 332 позволяет пружине 331 установить управляемый клапан так, чтобы жидкость смогла проходить между фиксирующей линией из камеры опережения и фиксирующей линией из камеры запаздывания через управляемый клапан и общую линию, таким образом, роторный блок перемещается и удерживается в блокирующем положении.
Фиксирующий штифт 325 размещен с возможностью скольжения в отверстии в роторном блоке 305, и его концевая часть направляется и входит в паз 327 корпуса 340 под действием пружины 324. В других вариантах фиксирующий штифт 325 можно устанавливать в корпусе 340, и его можно направлять пружиной 324 в направлении паза 327 в роторном блоке 305. Открытием и закрытием гидравлического фиксирующего контура 333 и созданием давления в контуре 323 фиксирующего штифта управляют путем переключения / перемещения золотникового клапана 309.
Золотниковый клапан 309 включает в себя золотник 311 с цилиндрическими буртиками 311а, 311b и 311с, выполненными с возможностью скольжения во втулке 316 в пределах отверстия в роторе 305, с управлением в распределительном вале 326. Один край золотника соприкасается с пружиной 315, а противоположный край золотника соприкасается с соленоидом 307 с переменным усилием (СПУ) с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Соленоид 307 также может находиться под линейным управлением путем изменения коэффициента заполнения, тока, напряжения или другим способом. Кроме того, противоположный край золотника 311 может соприкасаться и находиться под воздействием двигателя или других приводов.
На положение золотника 311 влияет пружина 315 и соленоид 307, управляемый контроллером 12. Далее рассматривается управление фазовращателем более подробно. Положение золотника 311 управляет перемещением фазовращателя, включая направление перемещения и скорость перемещения. Например, положение золотника определяет, переместить ли фазовращатель в направлении положения опережения, удержания или запаздывания. Кроме того, положением золотника определяется открытие или закрытие контура фиксирующего штифта 323 и гидравлического фиксирующего контура 333. Другими словами, положение золотника 311 активно управляет клапаном 330. Золотниковый клапан 309 имеет режим опережения, режим запаздывания, нулевой режим и режим фиксации. Эти режимы управления могут быть напрямую связаны с областями позиционирования. Таким образом, конкретные области хода золотникового клапана могут позволить золотниковому клапану функционировать в режиме опережения, запаздывания, нулевом режиме, режиме фиксации. В режиме опережения золотник 311 перемещается в положение в области опережения золотникового клапана, тем самым позволяя потоку жидкости проходит из камеры 303 запаздывания через золотник 311 в камеру 302 опережения, при этом блокируется выход жидкости из камеры 302 опережения. Кроме того, фиксирующий контур 333 удерживается в выключенном состоянии или он закрыт. В режиме запаздывания золотник 311 перемещается в положение в области запаздывания золотникового клапана, тем самым позволяя потоку жидкости проходит из камеры 302 опережения через золотник 311 в камеру 303 запаздывания, при этом блокируется выход жидкости из камеры 303 запаздывания. Кроме того, фиксирующий контур 333 удерживается в выключенном состоянии или он закрыт. В нулевом режиме золотник 311 перемещается в положение в нулевой области золотникового клапана, тем самым блокируя выход жидкости из любой из камер 302, 303 опережения и запаздывания, при этом продолжая удерживать фиксирующий контур 333 в закрытом или выключенном состоянии. В режиме фиксации золотник перемещается в положение в удерживающей области. В режиме фиксации одновременно выполняется три функции. Первая функция режима фиксации состоит в том, что золотник 311 перемещается в положение, в котором буртик 311b золотника блокирует поток жидкости из линии 312 между буртиками 311а и 311b золотника, предотвращая поступление в другие линии и линию 313, эффективно снимая управление фазовращателем от золотникового клапана 309. Вторая функция в режиме фиксации состоит в открытии или включении фиксирующего контура 333. Как таковой, фиксирующий контур 333 обладает полным контролем над перемещением фазовращателя в положение опережения или запаздывания, до тех пор, пока лопасть 304 не достигнет промежуточного положения фазового угла. Третья функция в режиме фиксации состоит в том, чтобы сбросить давление контура 323 фиксирующего штифта, позволяя фиксирующему штифту 325 войти в паз 327. Промежуточное положение фазового угла, здесь также относящееся к средне-замкнутому положению и блокирующему положению, и оно определяется как положение, когда лопасть 304 находится между стенкой 302а опережения и стенкой 303а запаздывания, стенки определяют камеру между корпусом 340 и роторным блоком 305. Блокирующим положением может быть любое положение между стенкой 302а опережения и стенкой 303а запаздывания, и оно определяется положением фиксирующих каналов 328 и 334 относительно лопасти 304. В частности, положение фиксирующих каналов 328 и 334 относительно лопасти 304 определяет положение, в котором ни один из каналов не открыт для камер 302 и 303 опережения и запаздывания, таким образом, полностью отключая сообщение между двумя камерами, когда управляемый клапан находится во втором положении и фазирующий контур отключен. Направление золотникового клапана в удерживающую область также может относиться к команде «жесткой блокировки» фазовращателя, со ссылкой на фиксирующий компонент (фиксирующий штифт), который задействуется в блокировке фазовращателя в средне-замкнутом положении.
На основе коэффициента заполнения соленоида 307 с переменным усилием (СПУ) с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) золотник 311 может перемещаться в соответствующее положение вдоль его хода. В примере, когда коэффициент заполнения соленоида 307 с переменным усилием приблизительно составляет 30%, 50% или 100%, золотник 311 перемещается в положения, соответствующие режиму запаздывания, нулевому режиму, режиму опережения соответственно, а на управляемый клапан 330 подается давление и он перемещается из второго положения в первое положение, при этом гидравлический фиксирующий контур 333 закрыт, и фиксирующий штифт 325 находится под воздействием давления и высвобождается. В качестве другого примера, когда коэффициент заполнения соленоида 307 с переменным усилием установлен на уровне 0%, золотник 311 перемещается в режим фиксации, при этом управляемый клапан 330 работает на выпуск и перемещается во второе положение, гидравлический фиксирующий контур 333 открыт, а на фиксирующем штифте 325 сбрасывается давление, и он входит в паз 327. При выборе коэффициента заполнения на уровне 0% в качестве крайнего положения вдоль хода золотника, чтобы открыть гидравлический фиксирующий контур 333, сбросить давление управляемого клапана 330, сбросить давление и ввести фиксирующий штифт 325 в паз 327, в случае потери мощности или контроля, фазовращатель может перейти по умолчанию в заблокированное положение, улучшая точность положения фазовращателя. Следует отметить, что процентные значения коэффициента заполнения, указанные выше, приведены лишь в качестве не ограничивающих примеров, и в других вариантах осуществления могут использоваться другие режимы для перемещения золотника золотникового клапана между различными областями. Например, гидравлический фиксирующий контур 333 может открываться в качестве альтернативы, и может сбрасываться давление управляющего клапана 330, сбрасываться давление фиксирующего штифта 325, чтобы он смог войти в паз 327 при коэффициенте заполнения на уровне 100%. В этом примере удерживающая область золотникового клапана может находиться рядом с областью опережения вместо области запаздывания. В другом примере режим фиксации может быть при коэффициенте заполнения на уровне 0%, а при коэффициентах заполнения, приблизительно составляющих 30%, 50% и 100% золотник 311 может перемещаться в положения, соответствующие режиму опережения, нулевому режиму, режиму запаздывания. В этом примере также область опережения золотникового клапана находится рядом с удерживающей областью.
При выбранных условиях контроллер может картировать одну или более областей золотника, варьируя коэффициент заполнения, задаваемый для золотникового клапана, и связывая его с соответствующими изменениями положения фазовращателя. Например, как показано на ФИГ. 13-14, переходная область между удерживающей областью и областью запаздывания золотника, также называемая «запретной зоной», может размечаться соответствующим движением золотникового клапана из удерживающей области в область запаздывания и перемещением фазовращателя из средне-замкнутого положения в положение запаздывания. В других вариантах осуществления, когда удерживающая область находится рядом с областью опережения, «запретная зона» может находиться между удерживающей областью и областью опережения золотника.
ФИГ. 3 иллюстрирует фазовращатель 300, перемещающийся в положение опережения. Для перемещения фазовращателя в положение опережения, коэффициент заполнения золотникового клапана увеличивается до уровня выше 50%, и, возможно, до 100%. В результате усилие соленоида 307 на золотник 311 увеличивается, и золотник 311 перемещается вправо, в направлении к области опережения, и функционирует в режиме опережения до тех пор, пока усилие, создаваемое пружиной 315, не уравновесит усилие соленоида 307. В показанном режиме опережения буртик 311а золотника блокирует линию 312, при этом линии 313 и 314 открыты. В таком сценарии импульсы крутящего момента распределительного вала создают давление в камере 303 запаздывания, приводя к тому, что жидкость проходит из камеры 303 запаздывания в камеру 302 опережения, тем самым перемещая лопасть 304 в направлении, показанном стрелкой 345. Гидравлическая жидкость выходит из камеры 303 запаздывания через линию 313 в золотниковый клапан 309, между буртиками 311а и 311b золотника, и возвращается обратно в центральную линию 314 и линию 312, ведущую в камеру 302 опережения. Управляемый клапан удерживается в первом положении, блокирующем фиксирующие линии 328 и 334.
В другом примере для перемещения фазовращателя в направлении положения запаздывания коэффициент заполнения золотникового клапана уменьшается до уровня менее 50%, и, возможно, до 30%. В результате усилие соленоида 307 на золотник 311 уменьшается, и золотник 311 перемещается влево, в направлении области запаздывания, и он функционирует в режиме запаздывания, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В режиме запаздывания буртик 311b золотника блокирует линию 313, при этом линии 312 и 314 открыты. В таком сценарии импульсы крутящего момента распределительного вала создают давление в камере 302 опережения, приводя к тому, что жидкость проходит из камеры 302 опережения в камеру 303 запаздывания, тем самым перемещая лопасть 304 в направлении, противоположном направлению, показанному стрелкой 345. Гидравлическая жидкость выходит из камеры 302 опережения через линию 312 в золотниковый клапан 309, между буртиками 311а и 311b золотника, и возвращается обратно в центральную линию 314 и линию 313, ведущую в камеру 303 запаздывания. Управляемый клапан удерживается в первом положении, блокирующем фиксирующие линии 328 и 334.
В другом примере для перемещения фазовращателя и его блокировке в промежуточном положении фазового угла (средне-замкнутое положение), коэффициент заполнения золотникового клапана уменьшается до уровня 0%. В результате усилие соленоида 307 на золотник 311 уменьшается, и золотник 311 перемещают влево, в направлении удерживающей области, и он функционирует в режиме фиксации, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В режиме фиксации буртик 311b золотника блокирует линии 312, 313 и 314, и буртик 311 с золотника блокирует линию 319а от создания давления в линии 332 для перемещения управляемого клапана во второе положение. В этом сценарии импульсы крутящего момента распределительного вала не действуют в качестве приводных импульсов. Вместо этого гидравлическая жидкость выходит из камеры 302 опережения через фиксирующую линию 328 в управляемый клапан 330, через общую линию 329 и возвращается обратно в центральную линию 314 и линию 313, ведущую в камеру 303 запаздывания.
Что касается ФИГ. 4, примерный алгоритм 400 раскрывается для регулировки работы фазовращателя ИФКР на основе изменений рабочих условий двигателя. Алгоритм 400 может исполняться с помощью контроллера двигателя, такого как контроллер 12 на ФИГ. 1-3, при начале цикла движения автомобиля для того чтобы обеспечить надлежащее фазирование на протяжении цикла движения автомобиля.
Алгоритм включает в себя, на шаге 402, после пуска двигателя, расчет и/или измерение рабочих условий двигателя. Это может включать в себя, например, частоту вращения двигателя, температуру двигателя, окружающие условия (температура воздуха, давление, влажность и т.д.), требуемый крутящий момент, давление в коллекторе, расход воздуха в коллекторе, загрузку канистры, состояние каталитического нейтрализатора отработавших газов, температуру масла, давление масла, длительность простоя двигателя и т.д.
В другом примере во время предыдущего останова двигателя (как показано на ФИГ. 6) и перед текущим пуском двигателя возможна регулировка фазовращателя в выбранное положение в пределах его диапазона, чтобы обеспечить перезапуск фазовращателя в выбранном положении. Выбранное положение можно выбирать с учетом конкретных условий пуска для следующего цикла движения автомобиля. В примере фазовращатель может регулироваться с переходом в положение запаздывания во время предыдущего алгоритма останова, с учетом холодного пуска. В других вариантах фазовращатель может регулироваться с переходом в положение запаздывания во время предыдущего останова для уменьшения детонации во время пуска или движения с прогретым двигателем, или чтобы уменьшить крутящий момент во время пуска для более лучшего управления нагрузкой и более плавного пуска. В другом примере фазовращатель может регулироваться с переходом в положение опережения во время предыдущего алгоритма останова, с учетом холодного пуска, чтобы увеличить нагрев за счет сжатия, чтобы помочь пуску двигателя, работающему на топливе с низкой испаряемостью. В другом примере фазовращатель может регулироваться с переходом в средне-замкнутое положение без задействования фиксирующего штифта во время предыдущего алгоритма останова, с учетом сильных крутильных импульсов распределительного вала при выбеге. Когда золотниковый клапан перемещается в направлении заблокированного положения, и он пересекает область запаздывания (или опережения) (в зависимости от того, какая из этих областей ближе к удерживающей области), такие крутильные импульсы могут переместить фазовращатель дальше от средне-замкнутого положения и уменьшить вероятность того, что штифт будет выровнен правильно, позволяя выполнить блокировку. В другом примере фазовращатель может перемещаться в средне-замкнутое положение, с удержанием фиксирующего штифта в задействованном положении, с учетом того, что при следующем пуске требуется заблокированное положение фазовращателя. Положение, в которое установлен фазовращатель во время предыдущего алгоритма останова, в данном случае называют «положением по умолчанию».
На шаге 404 алгоритм включает в себе исполнение диагностического алгоритма, как показано на ФИГ. 7, чтобы идентифицировать условия, которые могут привести к ухудшению рабочих характеристик фазовращателя. Если идентифицируются какие-либо подобные условия, контроллер может задать соответствующие флаги, которые дают команду блокировки фазовращателю с использованием задействованного фиксирующего штифта, даже если блокировка фазовращателя не запрашивается другим способом. Например, в ответ на обнаружение ухудшения состояния оборудования фазовращателя, фиксирующий штифт может задействоваться, чтобы предотвратить неправильное управление положением фазовращателя (причем задаваемое положение фазовращателя и действительное положение фазовращателя не совпадают). Например, как показано на ФИГ. 7.
После завершения диагностики на шаге 404 алгоритм переходит к шагу 406 для определения наличия условия холодного пуска. Условия холодного пуска могут подтвердить, если температура двигателя или температура каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже порогового значения температуры и/или истек пороговый период времени после предыдущего останова двигателя. В случае подтверждения условий холодного пуска алгоритм переходит к шагу 412, причем контроллер двигателя может проверить, позволяют ли условия выполнить изменение положения фазовращателя из положения по умолчанию в положение для уменьшения вредных веществ в отработавших газах при холодном пуске. Например, если температура моторного масла ниже порогового значения, перемещение фазовращателя могут отложить из-за повышенной вязкости масла в подсистеме 220, которая может привести к несовпадению условий двигателя и положений фазовращателя. В некоторых примерах диагностический алгоритм, выполняемая на шаге 404, может устанавливать флаг, указывающий на это состояние (см. ФИГ. 7, шаг 740), поскольку рассогласование между условиями двигателя и положениями фазовращателя может привести к нестабильному сгоранию и ухудшению рабочих характеристик двигателя. В других примерах диагностический алгоритм на шаге 404 может иметь флаг, обозначающий, что датчики распределительного вала или соленоиды повреждены, что привело бы к неэффективности управления с обратной связью с переходом в сторону положения холодного пуска.
Продолжая с шага 412, если условия работы двигателя позволяют изменить положение фазовращателя, например, позволяют перевести в положение, при котором уменьшается количество вредных веществ в отработавших газах при холодном пуске, контроллер двигателя может дать команду для такой регулировки положения на шаге 416 в соответствии с алгоритмом 500 на ФИГ. 5. Если условия не позволяют изменить положение фазовращателя, контроллер может сохранять положение фазовращателя в исходном положении на шаге 414 до тех пор, пока условия не позволят изменить положение фазовращателя, например, до тех пор, пока двигатель не прогреется в достаточной степени. Если положение по умолчанию - это положение, в котором фиксирующий штифт не задействуется, поддержание фазовращателя в положении по умолчанию может включать в себя команду фиксированного положения в положении по умолчанию в условиях управления с обратной связью, способ, который может реализоваться в соответствии с алгоритмом 500. Если положение по умолчанию - это фиксирующее положение с задействованным фиксирующим штифтом, фазовращатель могут удерживать в положении по умолчанию с задействованным фиксирующим штифтом до тех пор, пока условия не позволят изменить положение фазовращателя или разблокировать фиксирующий штифт.
Далее на шаге 418 контроллер двигателя может определять, разогрет ли двигатель до достаточной степени, например, путем определения, достигла ли температура каталитического нейтрализатора отработавших газов температуры инициирования каталитических реакций. Если двигатель разогрет, контроллер может отрегулировать положение фазовращателя в соответствии с условиями работы двигателя на шаге 424. Как только получена команда на выполнение такой операции, фазовращатель может работать в условиях управления с обратной связью до тех пор, пока условия не продиктуют иную необходимость. Когда двигатель разогрет, положение фазовращателя может быть изменено для обеспечения оптимальной производительности и экономии топлива. Если двигатель еще не разогрет на шаге 418, положение запаздывания фазовращателя может поддерживаться на шаге 420 до тех пор, пока двигатель не разогреется.
Продолжая на шаге 406, если рабочие условия двигателя не указывают на условия холодного пуска, контроллер может определять на шаге 408, выполняются ли условия горячего пуска или условия режима холостого хода. Если выполняются условия горячего пуска или режима холостого хода, контроллер может отрегулировать положение фазовращателя в соответствии с рабочими условиями двигателя на шаге 424. Как только получена команда на выполнение такой операции, фазовращатель может работать в условиях управления с обратной связью до тех пор, пока условия не продиктуют иную необходимость. Затем выполняется выход из алгоритма.
Продолжая на шаге 408, если рабочие условия двигателя не указывают на условия горячего пуска или режима холостого хода, контроллер может определять на шаге 410, выполняются ли условия останова. Если выполняются условия останова, контроллер может определить подходящее положение фазовращателя для останова на основе текущих рабочих условий двигателя и отрегулировать фазовращатель с переходом в определенное для останова положение, как указано в алгоритме 600 на ФИГ. 6. Затем выполняется выход из алгоритма.
ФИГ. 5 иллюстрирует алгоритм 500 для общего управления с обратной связью положением фазовращателя. Алгоритм начинается на шаге 502 с первоначального диагностического алгоритма в соответствии с ФИГ. 7, которая способна активировать или деактивировать флаги, указывающие на то, какой тип фазирования соответствует текущим условиям работы двигателя. Например, первый флаг может указывать на то, что управление с обратной связью не следует реализовывать и вместо этого фазовращатель следует направить в средне-замкнутое положение с задействованием фиксирующего штифта, при этом другой флаг может указывать на то, что фазовращатель следует удерживать в конкретном положении без задействования фиксирующего штифта. Положение, в котором необходимо удерживать фазовращатель без задействования фиксирующего штифта может быть определенным блокирующим положением (таким как средне-замкнутое положение) или положением опережения или запаздывания относительно блокирующего положения. Например, в ответ на обнаружение ухудшения состояния датчика положения кулачка могут устанавливать флаг для отключения управления с обратной связью положением фазовращателя, и далее направляя команду для направления фазовращателя в средне-замкнутое положение с задействованием фиксирующего штифта. В другом примере в ответ на состояние, когда температура моторного масла ниже порогового значения, может активироваться флаг, чтобы указать на то, что фазовращатель следует удерживать в его текущем положении без задействования фиксирующего штифта. Так, если флаг был активен в начале диагностического алгоритма, флаг можно деактивировать, если ранее идентифицированная неисправность двигателя устранена, позволив возобновить использование управления с обратной связью положением фазовращателя.
Продолжая на шаге 504, если диагностический алгоритм 700 устанавливает флаг, указывающий на то, что управление с обратной связью недоступно для текущих рабочих условий, возможно прекращение алгоритма 500. В противном случае способ переходит к шагу 506, где определяется, определено ли целевое положение удержания и доступно ли оно. Если диагностический алгоритм на шаге 502 активировал флаг, предлагая целевое положение, в котором необходимо удерживать фазовращатель, например, в блокирующем положении, целевое положение удержания можно установить в качестве целевого положения кулачка для этого алгоритма фазирования на шаге 508. Следует помнить о том, что целевым положением удержания может быть любое положение в пределах диапазона фазовращателя. В качестве примера целевым положением удержания может быть положение запаздывания относительно нуля в случае, когда исполняется команда останова и ожидается холодный пуск. В этом случае удержание фазовращателя в целевом положении запаздывания может обеспечить более высокую эффективность при холодном пуске, условие, при котором активное фазирование не доступно. Если не активен флаг, указывающий на целевое положение удержания на шаге 506, целевое положение распределительного вала может определяться на основе рабочих условиях двигателя на шаге 510. Следует помнить о том, что целевым положением кулачка может быть любое положение в пределах диапазона фазовращателя. Например, если сочетание условий двигателя и входные данные о положении педали указывают на запрос повышения производительности, целевое положение кулачка можно установить в положение опережения. Однако, если условия двигателя (например, холодное моторное масло) указывают на то, что целевое положение не доступно, положение кулачка могут установить в положение запаздывания. В другом примере, если условия двигателя и входные данные о положении педали акселератора указывают на запрос экономии топлива, целевое положение кулачка можно устанавливать в положение запаздывания, однако, если условия двигателя (например, на высоте) указывают на положение опережения кулачка, тогда целевым положением кулачка будет положение опережения. В другом примере (например, при прогретом моторном масле), если рабочие условия двигателя и входные данные о положении педали акселератора указывают на целевое положение кулачка, достаточно близкое к положению по умолчанию, тогда целевым положением является средне-замкнутое положение без задействования фиксирующего штифта.
После определения целевого положения, на шаге 512, контроллер может определять, задействован ли фиксирующий штифт фазовращателя. Т. е. контроллер может определять, фазовращатель заблокирован или разблокирован. В случае, когда допустимо фазирование с обратной связью, но задействуется фиксирующий штифт, надежный способ 800 разблокировки, показанный на ФИГ. 8, может исполняться на шаге 514, чтобы позволить фазовращателю переместиться в целевое положение.
При разблокировке фазовращателя, на шаге 516, контроллер может определять, является ли целевое положение фазовращателя положением опережения или запаздывания в отношении текущего положения фазовращателя. Определение целевого положения фазовращателя относительно текущего положения может основываться на сравнении целевого положения с выходными данными датчика положения кулачка. В примере, где целевым положением фазовращателя является текущее положение фазовращателя (или менее порогового расстояния от текущего положения), золотниковый клапан можно перевести в нулевую область (функционирует в режиме удержания), если он уже не находится в нулевой области, для того чтобы сохранить текущее положение.
Однако, если целевым положением фазовращателя является положение опережения от текущего положения фазовращателя, контроллер может направить фазовращатель из его текущего положения в целевое положение на шаге 522, используя золотниковый клапан 311, в режим опережения, и переместив золотник в область опережения золотникового клапана. В соответствии с вышеизложенным, положение золотника могут менять путем регулировки коэффициента заполнения, задаваемого для соленоида золотникового клапана. Когда меняется положение золотникового клапана, гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка, может использоваться для перемещения фазовращателя в положение опережения. В частности, крутильные импульсы кулачка способны приводить в действие гидравлический поток из камеры запаздывания фазовращателя, через фазирующий контур, в камеру опережения фазовращателя. Установка фазовращателя в положение опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из начального положения, большего запаздывания (т.е. дальше от стенки камеры запаздывания) в положение меньшего запаздывания (т.е. ближе к стенке камеры запаздывания). В другом примере перемещение фазовращателя в положение опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из первоначального положения запаздывания в фиксирующее положение (средне-замкнутое положение). В другом примере перемещение фазовращателя в положение опережения может включать в себя перемещение фазовращателя из первоначального положения запаздывания (в области запаздывания) в окончательное положение опережения (в области опережения). В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть блокирующее положение, и фазовращатель может перемещаться в положение опережения в целевое положение фазовращателя, являющееся положением опережения. Дополнительно, первоначальным положением фазовращателя может быть положение меньшего опережения (например, ближе к стенке камеры опережения), и фазовращатель может перемещаться в положение большего опережения в целевое положение фазовращателя, являющееся положением большего опережения (например, дальше от стенки камеры опережения). После исполнения этой команды фазирования обратная связь от результирующего положения фазовращателя может быть собрана и использована в контроллере для определения, требуется ли новая команда фазирования для дополнительной регулировки положения фазовращателя для того чтобы достичь целевого положения фазовращателя. Например, если первоначальная команда для установки положения фазовращателя не приводит к новому положению фазовращателя в пределах конкретного допуска целевого положения фазовращателя, дополнительная команда направляется для перемещения фазовращателя ближе к целевому положению фазовращателя. Если необходимо дополнительное фазирования фаз кулачков, возможно повторное исполнение алгоритма 500.
Если целевым положением фазовращателя является положение запаздывания от текущего положения фазовращателя, перед перемещением фазовращателя в запрашиваемое положение контроллер может избирательно картировать переходную область между удерживающей областью и областью запаздывания золотникового клапана, определяемую в данном случае как «запретная зона», для улучшения команд запаздывания золотникового клапана. Картирование может назначаться на шаге 518 (используя алгоритм 1300, как показано на ФИГ. 13) перед задействованием золотникового клапана 311 в области запаздывания коэффициента заполнения. Картирование может выполняться избирательно во время команд запаздывания, когда пороговая продолжительность или расстояние пройдено после последней итерации картирования, во время первого ряда команд запаздывания, исполняемых с начала цикла движения автомобиля. Промежуточное адаптивное изучение «запретных зон» улучшает управление положениями фазовращателя путем обновления хранимых значений коэффициента заполнения, соответствующих различным скоростям замедления, которые могут передаваться контроллером двигателя. Например, если значение коэффициента заполнения для наибольшей скорости замедления являются неточными, и контроллер дает команду об установке коэффициента заполнения в соответствии с этим значением, может возникнуть непреднамеренное задействование фиксирующего контура, что может привести к непредсказуемому фазированию. Т.е. фазовращатель может заблокироваться в текущем положении, когда получена команда о перемещении в положение запаздывания.
Следует понимать, что в других вариантах осуществления изобретения удерживающая область может находиться рядом с областью опережения, в таком случае контроллер может избирательно картировать запретную зону, если целевым положением фазовращателя является положение опережения от текущего положения фазовращателя. Картирование может назначаться перед направлением фазовращателя в определенное положение на шаге 522, и они могут улучшить команды опережения золотникового клапана. При картировании запретной зоны и обновлении значений коэффициента заполнения для перемещения золотникового клапана 311 в область запаздывания, контроллер может направить фазовращатель из его текущего положения в целевое положение на шаге 520 путем перемещения золотникового клапана 311 в область запаздывания коэффициента заполнения. Следовательно, гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка, может использоваться для положения запаздывания фазовращателя. В частности, крутильные импульсы запаздывания кулачка могут приводить в действие гидравлический поток из камеры опережения фазовращателя, через фазирующий контур, в камеру запаздывания фазовращателя.
В примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение большего опережения (дальше от стенки камеры опережения), а целевым положением фазовращателя может быть положением меньшего опережения, но в области опережения фазовращателя (ближе к стенке камеры опережения). В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение опережения, а целевым положением фазовращателя может быть блокирующее положение. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение опережения, а целевым положением фазовращателя может быть положение запаздывания (в области запаздывания фазовращателя). В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть блокирующее положение, а целевым положением фазовращателя может быть положение запаздывания. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение меньшего запаздывания (ближе к стенке камеры запаздывания), а целевым положением фазовращателя может быть положение большего запаздывания (дальше от стенки камеры запаздывания).
После исполнения команды фазирования обратная связь от результирующего положения фазовращателя может собираться и использоваться в контроллере для определения, требуется ли дополнительная команда фазирования для регулировки положения фазовращателя для того чтобы достичь целевого положения фазовращателя. Например, если первоначальная команда не приводит к положению фазовращателя, находящегося в пределах конкретного допуска целевого положения фазовращателя, может потребоваться дополнительная фазирования, и алгоритм 500 может исполняться повторно для того чтобы приблизить фазовращатель к целевому положению, используя управление с обратной связью.
Если определяется наличие условий останова, как указано на шаге 410 алгоритма 400, примерный алгоритм 600 может исполняться для правильного расположения фазовращателя с учетом различных условий пуска для следующего цикла движения автомобиля. Целевое положение останова может определяться на шаге 602 на основе рабочих условий двигателя. Например, если датчик окружающей температуры указывает на слишком низкую окружающую температуру (ниже нижнего порогового значения температуры), то возможна установка опережающего положения для кулачков при останове для достижения подогрева за счет сжатия при следующем пуске. В другом примере, если окружающие условия указывают на высокую температуру (выше верхнего порогового значения температуры), возможен переход кулачков в положение запаздывания при останове для снижения вероятности детонации и достижения более плавного пуска при следующем пуске двигателя. Положение останова для фазовращателя также может называться в данном случае «положением по умолчанию», когда упоминается в контексте первоначального положения изменения фаз кулачкового распределения при пуске для последующего цикла движения автомобиля. Следует помнить о том, что с фазовращателем ИФКР со средне-замкнутым положением, положение останова может находиться в любом положении в пределах диапазона фазовращателя. Дополнительно, фазовращатель при останове может остановиться в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом, или в любом положении в пределах диапазона фазовращателя без задействования фиксирующего штифта, включая блокирующее положение. Следует понимать, что положение останова, в котором фиксирующий штифт не задействуется, позволяет использовать положение по умолчанию фазовращателя в любом положении кроме средне-замкнутого положения при пуске. Например, фазовращатель может удерживаться в этом положении по умолчанию при последующем пуске с помощью управления с обратной связью фазами кулачкового распределения до тех пор, пока температура масла не преодолеет критического значения температуры. Останов в средне-замкнутом положении с задействованием фиксирующего штифта может оказаться желаемым для быстрого пуска и снижения вредных веществ в отработавших газах, в качестве примера. В другом примере может ожидаться холодный пуск для следующего цикла движения автомобиля, в таком случае может оказаться желательной команда останова в положении запаздывания. Останов в положении запаздывания может указывать контроллеру на то, что фазовращатель следует удерживать в этом положении запаздывания при последующем пуске двигателя.
Продолжая на шаге 604, определяется, было ли положение останова заблокированным положением. Если определяют, что положением останова является блокирующее положение с задействованием фиксирующего штифта, в случае необходимости возможно перемещение фазовращателя в блокирующее положение, и фиксирующий штифт может задействоваться для удержания положения фазовращателя в блокирующем положении на шаге 608. Например, фазовращатель может находиться в положении, отличном от блокирующего положения, без задействования фиксирующего штифта, в таком случае золотниковый клапан может быть перемещен в удерживающую областью для того чтобы переместить фазовращатель в блокирующее положение. Как показано на ФИГ. 9, золотниковый клапан может перемещаться в удерживающую область в соответствии со способом 900 для того чтобы задействовать фиксирующий штифт. В другом примере фазовращатель может удерживаться в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта, в таком случае золотниковый клапан может переместиться в удерживающую область в соответствии со способом 900 для задействования фиксирующего штифта. В другом примере фазовращатель может находиться в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом перед определением положения останова, в таком случае, возможно, не понадобится фазирующих перемещений. Возможно допущение, что положение останова может находиться в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом, если условия двигателя на шаге 602 не позволяют использовать управление фазовращателем с обратной связью. После перемещения фазовращателя в блокирующее положение и задействования фиксирующего штифта двигатель можно заглушить на шаге 610, таким образом, завершая способ 600.
Продолжая с шага 604, если положение останова не совпадает с блокирующим положением с задействованным фиксирующим штифтом, целевое положение кулачка можно задавать на шаге 616, устанавливая его в положение останова, определенное на шаге 602. Различные процедуры могут выполняться после этого для установки положения фазовращателя на основе относительных положений положения останова и текущего положения фазовращателя. Если положением останова является текущее положение фазовращателя, двигатель можно остановить на шаге 628 без дополнительного предварительного фазирования, и выполняется выход из способа 600.
На шаге 618 можно определять, если положением останова является положение опережения от текущего положения. Если положением останова является положение опережения от текущего положения фазовращателя, на шаге 620 контроллер двигателя может направить фазовращатель из его текущего положения в положение останова, используя способ 500, показанный на ФИГ. 5, используя положение останова в качестве целевого положения. Причем фазовращатель может перемещаться в опережающее положение до положения останова путем перемещения золотникового клапана в область опережения. Например, первоначальным положением фазовращателя может быть положение запаздывания, а целевым положением останова может быть положение меньшего запаздывания в области запаздывания. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение запаздывания, а положением останова может быть блокирующее положение без задействования фиксирующего штифта. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение запаздывания, а положением останова может быть положение опережения. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть блокирующее положение с задействованием или без задействования фиксирующего штифта, а положением останова может быть положение опережения. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение опережения, а положением останова может быть положение большего опережения. После исполнения этой команды фазирования обратная связь от результирующего положения фазовращателя может собираться и использоваться в контроллере для определения, требуется ли новая команда фазирования для дополнительной регулировки положения фазовращателя в направлении целевого положения кулачка, т.е., если первоначальные команды не привели к новому положению фазовращателя в пределах указанного допуска положения останова. Если требуется дополнительное фазирование, способ 500 может исполняться повторно с фиксированным целевым положением, заданным в качестве положения останова. Когда фазовращатель достигает положения останова в пределах указанного допуска, двигатель можно заглушить на шаге 612, завершая способ 600.
Если положением останова является положение запаздывания от текущего положения фазовращателя, контроллеру сначала может понадобиться адаптировать текущую информацию о запретной зоне на шаге 624 (используя способ 1300) перед перемещением золотникового клапана 311 в область запаздывания коэффициента заполнения. Такое адаптивное обучение может быть преимущественным для управления фазовращателем, потому что процесс обновляет сохраненные значения коэффициента заполнения, соответствующие различным скоростям замедления, которые могут направляться контроллером 306 двигателя. Если значение коэффициента заполнения для наибольшей скорости замедления являются неточными, и контроллер дает команду об установке коэффициента заполнения в соответствии с этим значением, может возникнуть непреднамеренное задействование фиксирующего контура, что может привести к непредсказуемым фазирующим перемещениям.
Следует понимать, что в других примерах удерживающая область может находиться рядом с областью опережения вместо области запаздывания, в таком случае адаптивное обучение запретной зоне может происходить до шага 620, когда положение останова находится в положении опережения от текущего положения фазовращателя. В этом примере процесс обучения способен обновлять сохраненные значения коэффициента заполнения, соответствующие различным скоростям опережения, которые могут направляться контроллером 306 двигателя.
Когда установлены подходящие значения коэффициента заполнения для управления золотниковым клапаном 311 в области запаздывания, контроллер может перевести фазовращатель на шаге 626 из его текущего положения в положение останова, используя способ 500, как показано на ФИГ. 5, с целевым положением, заданным в качестве положения останова. Например, первоначальным положением фазовращателя может быть положение опережения, а целевым положением останова может быть положение меньшего опережения в области запаздывания. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение опережения, а положением останова может быть блокирующее положение без задействования фиксирующего штифта. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение опережения, а положением останова может быть положение запаздывания. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть блокирующее положение с задействованием или без задействования фиксирующего штифта, а положением останова может быть положение запаздывания. В другом примере первоначальным положением фазовращателя может быть положение запаздывания, а положением останова может быть положение большего запаздывания. После исполнения этой команды фазирования, обратная связь от результирующего положения фазовращателя может собираться и использоваться в контроллере для определения, требуется ли новая команда фазирования для дополнительной регулировки положения фазовращателя в направлении целевого положения кулачка, т.е., если первоначальные команды не привели к новому положению фазовращателя в пределах указанного допуска положения останова. Если требуется дополнительное фазирование фаз кулачков, алгоритм 500 может исполняться с фиксированным целевым положением, заданным в качестве положения останова. Когда фазовращатель достигает положения останова в пределах указанного допуска, двигатель можно заглушить на шаге 626, завершая способ 600.
Что касается ФИГ. 7А, способ 700 предлагается для определения, перемещать ли фазовращатель в блокирующее положение и удерживать фазовращатель в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом, перемещать ли фазовращатель в блокирующее положение и удерживать фазовращатель в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта, или перемещать фазовращатель в соответствии при управлении с обратной связью фазами кулачкового распределения. Перемещение фазовращателя в блокирующее положение может включать в себя сначала перемещение золотникового клапана в область опережения или область запаздывания, затем - перемещение золотникового клапана в нулевую область в соответствии со способом 900. Удерживание фазовращателя в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта может включать в себя сохранение положения золотникового клапана в нулевой области. Удерживание фазовращателя в фиксирующем положении с задействованием фиксирующего штифта может включать в себя перемещение золотникового клапана в удерживающую область для задействования фиксирующего штифта.
На шаге 702 выполняется расчет рабочих условий двигателя. Расчетные условия могут включать в себя, например, частоту вращения двигателя, температуру двигателя, температуру и давление моторного масла. Кроме того, выходные данные с одного или более датчиков, выполненных с возможностью считывания положения кулачка, могут использоваться для уменьшения повреждения различных механических компонентов. На шаге 704 давление масла, создаваемое двигателем, может сравниваться с пороговым значением давления. Если давление масла, создаваемое двигателем, ниже порогового значения давления, измерения могут выполняться на шаге 708 для перемещения фазовращателя в блокирующее положение и удержания фазовращателя в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом. На шаге 706, если фазовращатель ранее удерживался в блокирующем положении без задействования фиксирующего положения, флаг, указывающий на то, что фазовращатель удерживается в этом положении без задействования фиксирующего штифта, можно деактивировать в ожидании активации флага, указывающего на то, что фазовращатель удерживается в этом положении с задействованным фиксирующим штифтом. На шаге 708 возможно выполнение шагов в соответствии со способом 710 (ФИГ. 7В) для перемещения фазовращателя в блокирующее положение и задействования фиксирующего штифта. При первом условии, когда, например, частота вращения двигателя выше, перемещение фазовращателя в блокирующее положение может включать в себя предварительную установку положения фазовращателя в положение опережения относительно блокирующего положения, конкретное положение основано на величине крутящего момента кулачка и частоте, например, величине крутящего момента и частоте запаздывания. В таком сценарии фазовращатель могут перемещаться в блокирующее положение запаздывающий кручений кулачка. При втором условии, когда, например, частота вращения двигателя ниже, перемещение фазовращателя в блокирующее положение может включать в себя перемещение фазовращателя напрямую в блокирующее положение без установки в предварительное положение. При первом и втором условии удерживание фазовращателя в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом может включать в себя перемещение золотникового клапана из нулевой области в удерживающую область для того чтобы задействовать фиксирующий штифт. При первом условии золотниковый клапан может перемещаться из нулевой области в удерживающую область во время крутильных импульсов кулачка. При втором условии золотниковый клапан может перемещаться из нулевой области в удерживающую область между крутильными импульсами кулачка. Давление моторного масла можно отслеживать, и фазовращатель можно перемещать в положение с не задействованным фиксирующем штифтом, когда давление масла повышается сверх порогового уровня давления в соответствии с дальнейшим раскрытием в способе 710.
Продолжая на шаге 704, если давление моторного масла выше порогового значения давления, различные параметры распределительного вала могут оцениваться на шаге 714, 716, 718, 722, и обнаружение ухудшения состояния каких-либо параметров может приводить к принятию общих мер. В частности, на шаге 714 можно определять, имеется ли ухудшение состояния соленоида золотникового клапана на основе диагностики электрической цепи соленоида. На шаге 716 можно определять, имеется ли рассогласование выравнивания между распределительным валом и коленчатым валом, в соответствии с определением на основе диагностики положения кулачка. На шаге 718 можно определять, имеется ли ухудшение состояния датчика положения распределительного вала, в соответствии с определением на основе диагностики электрической цепи датчика положения распределительного вала. В ответ на обнаружение одного или более ухудшений состояния соленоида золотникового клапана, ухудшения состояния датчика положения кулачка, ухудшения состояния фиксирующего контура или, дополнительно, в случае выявления нежелательного функционирования в запретной зоне, или если получена команда на останов двигателя с фазовращателем в блокирующем положении с задействованием фиксирующего штифта, фазовращатель можно переместить в блокирующее положение и удерживать его в блокирующем положении с задействованием фиксирующего штифта на шаге 726. Кроме того, может устанавливаться флаг, указывающий на то, что фазовращатель необходимо удерживать в этом положении с задействованным фиксирующим штифтом.
Например, при первом условии, когда частота вращения двигателя выше, перемещение фазовращателя в блокирующее положение может включать в себя предварительную установку положения фазовращателя в положение опережения относительно блокирующего положения, конкретное положение основано на величине крутящего момента и частоте кулачка. В таком сценарии фазовращатель могут перемещаться в блокирующее положение запаздывающий кручений кулачка. При втором условии, когда, например, частота вращения двигателя ниже, перемещение фазовращателя в блокирующее положение может включать в себя перемещение фазовращателя напрямую в блокирующее положение без установки в предварительное положение. При первом и втором условии удерживание фазовращателя в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом может включать в себя перемещение золотникового клапана из нулевой области в удерживающую область для того чтобы задействовать фиксирующий штифт. При первом условии золотниковый клапан может перемещаться из нулевой области в удерживающую область во время крутильных импульсов кулачка. При втором условии золотниковый клапан может перемещаться из нулевой области в удерживающую область между крутильными импульсами кулачка. В данном случае крутильными импульсами могут быть крутильные импульсы запаздывания распределительного вала.
Если не подтверждается ни одно из условий 714, 716, 718 и 722, текущую температуру моторного масла можно определять и сравнивать с пороговым значением температуры на шаге 732. Пороговое значение температуры может основываться на частоте вращения распределительного вала. Низкая температура двигателя может приводить к высокой вязкости гидравлического масла, что может приводить к задержке отклика фазовращателя в режиме управления с обратной связью изменением фаз кулачкового распределения. Задержка отклика фазовращателя может приводить к ухудшению рабочих характеристик двигателя. Если температура моторного масла выше порогового значения температуры, фазовращатель может возобновить работу в режиме управления с обратной связью изменением фаз кулачкового распределения на шаге 746. Если фазовращатель удерживается в блокирующем положении, с задействованием или без задействования фиксирующего штифта, сначала могут деактивировать флаг для указания, что условия позволяют использовать режим управления с обратной связью изменением фаз кулачкового распределения. Функционирование в режиме управления с обратной связью может включать в себя сначала отсоединение фиксирующего штифта, если фазовращатель удерживали в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом. Если фиксирующий штифт не задействован, функционирование в режиме управления с обратной связью может включать в себя сохранение незадействованного положения фиксирующего штифта.
Если температура моторного масла ниже порогового значения температуры, фазовращатель может автоматически перемещаться в блокирующее положение и удерживаться в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта на шаге 734. Фазовращатель затем может удерживаться в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта в течение конкретного периода. В течение этого периода может отслеживаться температура моторного масла. На шаге 736, если температура моторного масла не поднялась выше порогового значения температуры за этот период, золотниковый клапан может переместиться в удерживающую область на шаге 740, чтобы снизить давление масла, создаваемое двигателем, воздействующее на фиксирующий контур, и чтобы задействовать фиксирующий штифт. В других вариантах, если не получены другие команды для задействования фиксирующего штифта в течение этого периода, по истечении этого периода золотниковый клапан может автоматически переместиться в удерживающую область, чтобы задействовать фиксирующий штифт и удерживать фазовращатель в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом. В противном случае фазовращатель удерживается в блокирующем положении с незадействованным фиксирующим штифтом на шаге 738. Таким образом, когда фиксирующий штифт не задействуется, фазовращатель может колебаться вокруг блокирующего положения вместо того чтобы находиться в строго закрепленном блокирующем положении, как в случае, когда задействуется фиксирующий штифт. Таким образом, если температура моторного масла выше порогового значения температуры в момент вскоре после того как фазовращатель первоначально переместился в блокирующее положение с незадействованным фиксирующим штифтом, фазовращатель может функционировать в режиме управления с обратной связью без предварительного разъединения фиксирующего штифта, таким образом, снижая время отклика для первоначального запроса фазы.
Например, способ 700 может исполняться с системой двигателя, содержащей: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, соединенные с распределительным валом для приведения в действие клапанов; фазовращатель для изменения фаз кулачкового распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом кулачков, фазовращатель включает в себя блокирующий контур с фиксирующим штифтом; и золотниковый клапан с электромагнитным приводом для регулировки положения фазовращателя. Система двигателя дополнительно может содержать контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, для: получения команд для перемещения фазовращателя в требуемое положение; и, в ответ на команду, перемещения золотникового клапана для использования давления масла, создаваемого крутящим моментом кулачка, отдельно от давления масла, создаваемого двигателем, для перемещения фазовращателя в требуемое положение. Контроллер затем может удерживать фазовращатель в требуемом положении с незадействованным фиксирующим штифтом в течение определенного периода, фиксирующий штифт удерживается в незадействованном положении за счет давление масла, создаваемого двигателем, в фиксирующем контуре. В ответ на снижение давления масла, создаваемого двигателем, ниже порогового уровня давления или на снижение температуры масла ниже порогового уровня температуры в период удержания, контроллер может переместить золотниковый клапан в удерживающую область для того чтобы снизить давление масла, создаваемое двигателем, в блокирующем контуре и задействовать фиксирующий штифт. Контроллер может включать в себя дополнительные инструкции для, после истечения периода, перемещения золотникового клапана в удерживающую область для задействования фиксирующего штифта. Контроллер также может получать команду для разблокировки фазовращателя; и, в ответ на каждый случай, когда давление масла, создаваемое двигателем, превышает пороговое значение давления, и когда температура масла превышает пороговое значение температуры, контроллер затем может переместить золотниковый клапан из удерживающей области. Для сравнения и в ответ на каждый случай, когда давление масла, создаваемое двигателем, опускается ниже порогового значение давления, и когда температура масла опускается ниже порогового значения температуры, контроллер затем может переместить золотниковый клапан в удерживающую область. Таким образом, время отклика фазовращателя можно сократить путем избирательного задействования фиксирующего штифта в конкретных условиях, и путем удержания фазовращателя в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта в других условиях.
В примере с низким давлением масла, создаваемым двигателем, на шаге 704, способ 710 (ФИГ. 7В) может исполняться для того чтобы нежелательное задействование фиксирующего контура (333 на ФИГ. 3) не мешало способности фазирующего контура управлять положением фазовращателя. В частности, положение золотникового клапана может регулироваться с установлением его в удерживающую область для того чтобы снизить давление масла, создаваемое двигателем, в блокирующем контуре фазовращателя, таким образом, обеспечивая задействование фиксирующего штифта и отключая подачу гидравлической жидкости от крутящего момента кулачка через фазирующие контуры. Способ 710 может исполняться, даже когда давление гидравлического масла, создаваемое крутящим моментом кулачка, отдельно от давления масла, создаваемого двигателем, достаточно высокое для перемещения фазовращателя через приведение в действие от крутящего момента кулачка и с использованием золотникового клапана.
На шаге 746 (ФИГ. 7В) золотниковый клапан фазовращателя перемещается в удерживающую область, как указано в способе 900 на ФИГ. 9, и запускается таймер для измерения порогового значения ожидания. Перемещение золотникового клапана в удерживающую область приводит к тому, что положение фазовращателя удерживается с задействованием фиксирующего штифта, т.е. возникает «жесткая блокировка» положения фазовращателя. После жесткой блокировки фазовращателя давление масла, создаваемое двигателем, в системе ИФКР контролируется на шаге 748. Если давление масла, создаваемое двигателем, оказывается выше заранее заданного порогового давления масла в течение определенного периода времени, способ 710 может вернуться к диагностическому алгоритму 700, а алгоритм 710 завершается. Если давление масла, создаваемое двигателем, не превышает порогового значения в течение определенного периода времени, на шаге 756 можно определять, истек ли пороговый период времени после запуска таймера на шаге 746. Давление масла, создаваемое двигателем, может непрерывно контролироваться до тех пор, пока не истечет пороговый период времени. По истечении порогового периода времени частота вращения двигателя в режиме холостого хода может увеличиться на шаге 758 для того чтобы увеличить давление масла в масляной подсистеме, таким образом, повышая давление масла, создаваемое двигателем и воздействующее на фиксирующий штифт в блокирующем контуре до уровня выше порогового значения. Кроме того, выполняется сброс таймера. Таким образом, фазовращатель может удерживаться в фиксирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом до тех пор, пока давление масла, создаваемое двигателем, не окажется достаточно высоким для поддержания достаточного давления в блокирующем контуре для разъединения фиксирующего штифта. Таким образом, предотвращается нежелательное задействование фиксирующего контура фазовращателя.
ФИГ. 7С иллюстрирует примерную регулировку положения фазовращателя с помощью регулировки золотникового клапана в ответ на давление масла, создаваемое двигателем. В частности, схема 760 иллюстрирует давление масла, создаваемое двигателем, на графике 770, давление масла, создаваемое крутящим моментом кулачка, в фазовращателе на графике 780, и коэффициент заполнения соленоида золотникового клапана на графике 790. Все графики построены и изображены в зависимости от времени, по оси X. Перед моментом t1 гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка, в фазирующем контуре фазовращателя и давление масла, создаваемое за счет частоты вращения двигателя, в фиксирующем и блокирующем контуре фазовращателя может превышать соответствующие пороговые значения. В течение этого времени изменение фаз фазовращателем можно регулировать путем перемещения фазовращателя под действием гидравлического давления, создаваемого крутящим моментом кулачка. Так, гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка, может быть отделено от гидравлического давления, создаваемого двигателем.
В момент t1 давление масла, создаваемое двигателем, может падать ниже порогового значения 772, при этом давление масла, создаваемое крутящим моментом кулачка, в фазовращателе может оставаться на уровне выше порогового значения 782. В ответ на падение давления масла, создаваемого двигателем, контроллер двигателя может заблокировать положение фазовращателя, используя фиксирующий штифт. Путем задействования фиксирующего штифта фазирующий контур можно отключить, таким образом, предотвращая «конкуренцию» между фазирующим контуром и фиксирующим контуром. В частности, в момент t1 коэффициента заполнения золотникового клапана фазовращателя может быть быстро изменен с команды фазирования на команду фиксации для того чтобы перевести золотниковый клапан в удерживающую область. Путем перемещения золотникового клапана в удерживающую область фазовращатель может быть перемещен из средне-замкнутого положения потоком гидравлической жидкости через линии фиксирующего контура, а не линии фазирующего контура. В этом примере импульсы крутящего момента распределительного вала могут оставаться без использования при регулировке положения распределительного вала и его перемещении в средне-замкнутое положение. Дополнительно, перемещение золотникового клапана в удерживающую область может дополнительно привести к снижению давления масла, создаваемого двигателем, в блокирующем контуре, позволяя задействовать фиксирующий штифт.
Между моментами t1 и t2 давление масла, создаваемое двигателем, может оставаться ниже порогового значения, при этом давление масла, создаваемое двигателем, может оставаться выше порогового значения 782. Соответственно, в течение этого периода времени фазовращатель может удерживаться в средне-замкнутом положении с задействованным фиксирующим штифтом. В момент t2 можно определять, что пороговая продолжительность истекла с момента задействования фиксирующего штифта в момент t1, без повышения давления моторного масла. Таким образом, в момент t2, для того чтобы содействовать увеличению давления моторного масла, можно увеличить частоту вращения двигателя в режиме холостого хода (не показано). Между моментами t2 и t3, в связи с увеличением частоты вращения двигателя в режиме холостого хода, давление масла, создаваемое двигателем, повышается выше порогового значения 772 и удерживается выше порогового значения давления 772 к моменту t3. В ответ на повышение давления масла, создаваемого двигателем, и удержание выше порогового значения давления 772 в момент t3, золотниковый клапан может перемещаться из удерживающей области, как показано в изменении коэффициента заполнения. Например, золотниковый клапан можно переместить из удерживающей области в одну из следующих областей: нулевую, область опережения, область запаздывания. Путем перемещения золотникового клапана из удерживающей области давление масла, создаваемое двигателем, в блокирующем контуре фазовращателя может увеличиться, таким образом, разъединяя фиксирующий штифт и позволяя фазовращателю перемещаться.
Так, если давление масла, создаваемое двигателем, и давление масла, создаваемое крутящим моментом распределительного вала, остаются выше соответствующих пороговых значений, удержание фазовращателя в средне-замкнутом положении может включать в себя сначала перемещение золотникового клапана в область опережения или в область запаздывания для того чтобы переместить фазовращатель в средне-замкнутое положение, используя импульсы крутящего момента распределительного вала.
На ФИГ. 8 изображен способ 800 для надежного разъединения фиксирующего штифта фазовращателя перед инициированием управления с обратной связью для перехода в требуемое разблокированное положение. Например, алгоритм, показанный на ФИГ. 8, можно осуществлять в ответ на команду фазирования, которая требует разъединения фиксирующего штифта и его увода из паза, и перевода фазовращателя в конкретное разблокированное положение. Способ содержит, в ответ на команду на перемещение фазовращателя из блокирующего положения с задействованным фиксирующим штифтом, перемещение золотникового клапана из удерживающей области за пределы нулевой области, и перемещение золотникового клапана через нулевую область с отслеживанием движения фазовращателя из заблокированного положения. Команда для золотникового клапана о медленном перемещении через нулевую область может снизить боковую нагрузку на фиксирующий штифт, которая, в противном случае, может возникнуть, если золотниковый клапан направляет команду фазовращателю о значительной регулировке с изменением положения, когда фиксирующий штифт все еще задействован. Если фазовращатель приводится в действие крутящим моментом, когда фиксирующий штифт задействован, результирующий крутящий момент может передаваться от фазовращателя на фиксирующий штифт, другими словами, возникает боковая нагрузка. Боковая нагрузка может привести к существенным ошибкам в установке местоположения фазовращателя из-за невозможности передачи кручений для приведения в действие фазовращателя. Таким образом, медленное перемещение через нулевую область может способствовать и сопровождать разъединение фиксирующего штифта, при этом также снижая механическую нагрузку на фиксирующий штифт. Это может увеличить срок службы механических компонентов фазовращателя.
Способ 800 может исполняться только во время избранных условий, которые позволяют фазовращателю оказаться в положении, отличном от блокирующего положения с задействованным фиксирующим штифтом.
На шаге 802 можно определять, удерживается ли в настоящее время фазовращатель в положении с задействованным фиксирующим штифтом. Т.е. можно определять наличие жесткой блокировки фазовращателя. Если контроллер двигателя запросил перемещение фазовращателя из блокирующего положения с задействованным фиксирующим штифтом в новое положение и удержание фазовращателя в новом положении, положение удержания может назначаться на шаге 804 в качестве целевого положения кулачка для этого алгоритма фазирования. Следует понимать, что удерживающее положение может быть любым в пределах диапазона фазовращателя, включая положение опережения или запаздывания относительно блокирующего положения. В качестве примера положением удержания может быть положение запаздывания относительно нуля в случае, когда исполняется команду останова и ожидается холодный пуск. В этом случае положение удержания, являющееся положением запаздывания, может обеспечить более высокую эффективность двигателя при холодном пуске, условие, при котором активное фазирование может оказаться недоступным. Если контроллер двигателя не запрашивает перемещение или удержание в конкретном положении, целевое положение фазовращателя может определяться на основе условий работы двигателя на шаге 806. Следует помнить о том, что целевым положением кулачка может быть любое положение в пределах диапазона фазовращателя, включая положение опережения или запаздывания относительно блокирующего положения. Например, если датчик окружающей температуры указывает на слишком низкую окружающую температуру (ниже нижнего порогового значения температуры), то возможна установка опережающего положения кулачков при останове для достижения подогрева за счет сжатия, чтобы способствовать испарению, при следующем пуске. В другом примере, если окружающие условия указывают на высокую температуру (выше верхнего порогового значения температуры), возможен переход кулачков в положение запаздывания при останове для снижения вероятности детонации и достижения более плавного пуска при следующем пуске двигателя.
На шаге 808 целевое положение сравнивается с текущим положением фазовращателя, чтобы определить, требуется ли фазирование в направлении опережения или запаздывания. Если целевым положением фазовращателя является положение опережения, шаги 812-822 субалгоритма 810 могут исполняться для отсоединения фиксирующего штифта от фазовращателя управляемым способом. Если целевым положением фазовращателя является положение запаздывания, шаги 832-842 субалгоритма 830 могут исполняться для отсоединения фиксирующего штифта от фазовращателя управляемым способом. Следует понимать, что целевым положением при разблокировке также может быть блокирующее положение. В таком случае коэффициент заполнения может напрямую переводиться в нулевую область золотникового клапана, поскольку дополнительное фазирование может оказаться не нужным.
Вслед за субалгоритмом 810, для перемещения в положение опережения, золотниковый клапан сначала могут быстро перевести из удерживающей области в положение запаздывания рядом с нулевой областью на шаге 812. Золотниковый клапан затем может медленно подниматься вверх через нулевую область в направлении области опережения на шаге 814. Факторы, такие как частота вращения двигателя, температура моторного масла и т.д., могут влиять на скорость перемещения фазовращателя, и эти факторы учитываются в определении скорости изменения коэффициента заполнения золотникового клапана. Например, скорость медленного подъема можно снизить, если значение одного или более параметров повышается: давление моторного масла и температура моторного масла, и могут увеличить, если одна или более частота вращения двигателя и предыдущее время отклика разблокировки увеличивается. Когда золотниковый клапан медленно поднимается через нулевую область в направлении области опережения, за состоянием фазовращателя можно непрерывно наблюдать для индикации движения фазовращателя. Медленный подъем может продолжаться на шаге 820 до тех пор, пока заранее заданный порог времени не достигнут на шаге 816, или до тех пор, пока изменения положения фазовращателя не обнаружатся на шаге 818, движение фазовращателя, указывающее на то, что фиксирующий штифт разъединен. Когда обнаруживается движение фазовращателя, медленный подъем прекращается, и управление с обратной связью коэффициентом заполнения возобновляют на шаге 822 (ФИГ. 5), чтобы направить фазовращатель в направлении в соответствии с заданным положением опережения. В другом случае путем возобновления использования управления с обратной связью положением фазовращателя после истечения порогового периода времени, максимальное время отклика для запроса на фазирование может обеспечивать несмотря на любые боковые нагрузки фиксирующего штифта при перемещении фазовращателя. Путем перемещения фазовращателя в область опережения путем постепенного подъема через нулевую область, фазовращатель может перемещаться в положение опережения более надежным способом.
Вслед за субалгоритмом 830, для перемещения в положение запаздывания, золотниковый клапан сначала можно быстро переместить из удерживающей области в положение опережения рядом с нулевой областью на шаге 832. Золотниковый клапан затем может медленно опускаться вниз через нулевую область в направлении области запаздывания на шаге 834. Факторы, такие как частота вращения двигателя, температура моторного масла и т.д., могут влиять на скорость перемещения фазовращателя, и эти факторы учитываются в определении скорости изменения коэффициента заполнения золотникового клапана. Например, скорость медленного подъема можно снизить, если значение одного или более параметров повышается: давление моторного масла и температура моторного масла, и могут увеличить, если одна или более частота вращения двигателя и предыдущее время отклика разблокировки увеличивается. Когда золотниковый клапан медленно проходит через нулевую область в направлении области запаздывания, за состоянием фазовращателя можно непрерывно наблюдать для индикации движения фазовращателя. Медленное перемещение может продолжаться на шаге 840 до тех пор, пока заранее заданный порог времени не достигнут на шаге 836, или до тех пор, пока изменения положения фазовращателя не обнаруживается на шаге 838, движение фазовращателя, указывающее на то, что фиксирующий штифт разъединен. Когда обнаруживается движение фазовращателя, медленное перемещение прекращается, и возобновляется использование управления с обратной связью коэффициента заполнения на шаге 832 (ФИГ. 5), чтобы направить фазовращатель в направлении в соответствии с заданным положением запаздывания. В другом случае путем возобновления использования управления с обратной связью положением фазовращателя после истечения порогового периода времени, максимальное время отклика для запроса на фазирование может обеспечивать несмотря на возможные боковые нагрузки фиксирующего штифта при перемещении фазовращателя. Путем перемещения фазовращателя в область запаздывания путем постепенного медленного перемещения через нулевую область, фазовращатель можно перемести в положение запаздывания более надежным способом.
В дополнение к способствованию извлечения фиксирующего штифта, алгоритм 800 также может обеспечивать, чтобы первоначальное перемещение фазовращателя было направлено в задаваемое положение, путем остановки фазирования золотниковым клапанам в заданном направлении по завершении медленного перемещения. Таким образом, алгоритм 800 может ускорить процесс разблокировки фазовращателя и процесс перемещения фазовращателя в заданное положение.
ФИГ. 8В иллюстрирует исполнение субалгоритмов 810 и 830 через соответствующие графики 850 и 860. На этих графиках изображены изменения в коэффициентах заполнения 852 и 862 золотникового клапана соответственно, в зависимости от времени.
График 850 иллюстрирует коэффициент заполнения 852, связанный с разблокировкой фазовращателя и его позиционированием в положение опережения относительно средне-замкнутого положения, как раскрыто в субалгоритме 810. Перед моментом t1 коэффициент заполнения регулируется для направления золотникового клапана в удерживающую область для того чтоб сохранить фиксирующий штифт 325 в пазе 327. В момент t1, в ответ на команду фазирования в сторону опережения коэффициент заполнения изменился к значению выдачи команды золотниковому клапану о переходе в режим медленного запаздывания, как указано в 812. В частности, золотниковый клапан быстро перемещается в положение, находящееся за пределами нулевой области, на стороне запаздывания относительно нулевой области. Коэффициент заполнения затем медленно увеличивается между моментами t1 и t2, через нулевую область в направлении области опережения, при этом осуществляя мониторинг за движением фазовращателя. В момент t2 может наблюдаться внезапное перемещение фазовращателя в направлении опережения, указывающее на разъединение фиксирующего штифта. Таким образом, от момента t2 и далее, коэффициент заполнения может возобновить использование управления с обратной связью для того чтобы направить фазовращатель в требуемое положение опережения в соответствии с 822.
График 860 иллюстрирует коэффициент заполнения 862, связанный с разблокировкой фазовращателя и его позиционированием в положение запаздывания относительно средне-замкнутого положения, как раскрыто в субалгоритме 830. Перед моментом t11 коэффициент заполнения может дать команду для направления золотникового клапана в удерживающую область для того чтобы сохранить фиксирующий штифт 325 в пазе 327. В момент t11, в ответ на команду фазирования в сторону запаздывания коэффициент заполнения изменился к значению выдачи команды золотниковому клапану о переходе в режим медленного опережения, как указано в 832. В частности, золотниковый клапан быстро перемещается в положение, находящееся за пределами нулевой области, на стороне опережения относительно нулевой области. Коэффициент заполнения затем медленно увеличивается между моментами t11 и t12, через нулевую область в направлении области запаздывания, при этом осуществляется мониторинг за движением фазовращателя. В момент t12 может наблюдаться внезапное перемещение фазовращателя в направлении запаздывания, указывающее на разъединение фиксирующего штифта. Таким образом, от момента t12 и далее, коэффициент заполнения может возобновить использование управления с обратной связью для того чтобы направить фазовращатель в требуемое положение запаздывания в соответствии с 832.
Например, способ 800 может исполняться с системой двигателя, содержащей: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны, кулачки, соединенные с распределительным валом для приведения в действие клапанов; фазовращатель для изменения фаз кулачкового распределения, причем фазовращатель приводится в действие, используя крутящий момент кулачков, и золотниковый клапан с электромагнитным приводом для регулировки положения фазовращателя. Система двигателя может дополнительно содержать контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, для: получения команды о перемещении фазовращателя из заблокированного положения в требуемое незаблокированное положение, и, в ответ на команду, регулировку коэффициента заполнения, применяемого к соленоиду, для быстрого перемещения золотникового клапана из удерживающей области в положение, находящееся сразу за пределами нулевой области, положение выбирается на основе заданного направления перемещения фазовращателя. Контроллер затем может медленно перемещать золотниковый клапан через нулевую область, при этом отслеживая движение фазовращателя из заблокированного положения, направление перемещения также может основываться на заданном направлении перемещения фазовращателя. Например, когда заданное направление перемещение фазовращателя - это положение запаздывания, коэффициент заполнения, применяемый к соленоиду, регулируется, чтобы перевести золотниковый клапан из удерживающей области в положение в пределах области опережения сразу за пределами нулевой области. Для сравнения, когда заданное направление перемещение фазовращателя - это положение опережения, коэффициент заполнения, применяемый к соленоиду, регулируется, чтобы перевести золотниковый клапан из удерживающей области в положение в пределах области запаздывания сразу за пределами нулевой области. Дополнительно, направление перемещения также может основываться на заданном направлении перемещения фазовращателя. В частности, когда заданное направление перемещения фазовращателя - это направление запаздывания, золотниковый клапан может медленно перемещаться в направлении области запаздывания, при этом, когда заданное направление перемещения фазовращателя - направление опережения, золотниковый клапан может перемещаться в направлении области опережения. Система двигателя дополнительно может включать в себя датчик частоты вращения двигателя, а контроллер дополнительно может включать в себя инструкции для расчета частоты вращения двигателя в режиме холостого хода на основе выходных данных датчика частоты вращения двигателя и увеличение скорости медленного перемещения золотникового клапана через нулевую область по мере увеличения частоты вращения двигателя. Контроллер двигателя дополнительно может включать в себя инструкции для: в ответ на перемещение фазовращателя из заблокированного положения, перемещения золотникового клапана в направлении области запаздывания на основе текущего положения фазовращателя, являющегося опережающим относительно требуемого разблокированного положения, и перемещения золотникового клапана в направлении области опережения на основе текущего положения фазовращателя, являющегося положением запаздывания относительно требуемого разблокированного положения. Таким образом, фазовращатель может перемещаться из блокирующего положения с задействованным фиксирующим штифтом в разблокированное положение способом, обеспечивающим уменьшение боковой нагрузку на фиксирующий штифт.
ФИГ. 9 иллюстрирует способ 900 для выбора одного из субалгоритмов 910 и 920 для перемещения фазовращателя в блокирующее положение и задействования фиксирующего штифта в ответ на команду блокировки. Способ 900 может исполняться во время условий, когда не используется управление с обратной связью фазовращателем и когда задействование фиксирующего штифта желательно для предотвращения нежелательного перемещения фазовращателя. В других случаях способ 900 может исполняться в ответ на условие останова, когда требуемое положение останова может включать в себя блокирующее положение с задействованным фиксирующим штифтом. В субалгоритме 910 может перемещаться фазовращатель в блокирующее положение и удерживаться в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта, и золотниковый клапан может перемещаться через область запаздывания в удерживающую область между крутильными импульсами распределительного вала. Для сравнения, субалгоритм 920 может перемещать фазовращатель в опережающее положение относительно блокирующего положения и удерживать фазовращатель в этом положении опережения без задействования фиксирующего штифта, и затем перемещать золотниковый клапан через область запаздывания в удерживающую область во время одного или более крутильных импульсов распределительного вала. Окончательное положение опережения, в котором распределительный вал удерживается в субалгоритме 920, может основываться на первоначальном положении кулачка и расчетных амплитудах крутящего момента кулачка, степени опережения, увеличивающейся вместе с увеличивающейся амплитудой.
Если золотниковый клапан получает команду о перемещении из нормальной области в удерживающую область, например, для того чтобы переместить фазовращатель в средне-замкнутое положение с задействованным фиксирующим штифтом, золотниковый клапан должен физически переместиться через рабочую область, что дает команду максимальной скорости запаздывания. Если возникает запаздывание кручения кулачка во время, когда золотниковый клапан в переходном режиме пересекает область запаздывания, фазовращатель может быстро сместиться на несколько градусов в направлении запаздывания прямо перед тем, как золотниковый клапан достигнет удерживающей области. Таким образом, очень вероятно, что фазовращатель, расположенный за нулевой точкой фазирования в месте задействования штифта, в ожидании задействования фиксирующего штифта, в действительности переместится в сторону в направлении запаздывания перед тем как гидравлический фиксирующий контур переместит его обратно в точку для задействования фиксирующего штифта.
В другом примере, когда удерживающая область находится рядом с областью опережения, для того чтобы переместить фазовращатель в средне-замкнутое положение с задействованным фиксирующим штифтом, золотниковый клапан должен физически переместиться через рабочую область, которая дает команду максимальной скорости опережения. Если возникает опережение кручения кулачка во время, когда золотниковый клапан в переходном режиме пересекает область опережения, фазовращатель может быстро сместиться на несколько градусов в направлении опережения прямо перед тем, как золотниковый клапан достигнет удерживающей области. Таким образом, очень вероятно, что фазовращатель, расположенный за нулевой точкой фазирования в месте задействования штифта, в ожидании задействования фиксирующего штифта, в действительности переместится в сторону в направлении опережения перед тем как гидравлический фиксирующий контур переместит его обратно в точку для задействования фиксирующего штифта.
Субалгоритм 910 может выбираться при первом наборе рабочих условий, например, при более низкой частоте вращения двигателя. Для сравнения, субалгоритм 920 может исполняться при втором, отличном наборе рабочих условий, например, при более высокой частоте вращения двигателя. Дополнительно, контроллер двигателя может переходить между субалгоритмами 910, 920 в ответ на изменения частоты вращения двигателя. Например, контроллер может переходить от субалгоритма 910 к субалгоритму 920 в ответ на увеличение частоты вращения двигателя. В другом примере, контроллер может переходить от субалгоритма 920 к субалгоритму 910 в ответ на уменьшение частоты вращения двигателя.
Способ 900 включает в себя, на шаге 904, расчет частоты вращения двигателя. Например, расчет частоты вращения двигателя может основываться на показаниях датчика частоты вращения двигателя. На шаге 906 частота вращения двигателя может сравниваться с пороговым значением для определения того, является ли частота вращения двигателя более высокой или более низкой. На основе частоты вращения двигателя можно сделать выбор, переместить ли фазовращатель в блокирующее положение и задействовать фиксирующий штифт в соответствии с субалгоритмом 910 или субалгоритмом 920. Алгоритм 900 разделяется на исполнение субалгоритмов 910 и 920 на основе частоты вращения двигателя, при этом последовательность 920 может исполняться при любой частоте вращения двигателя. В другом примере выбор можно сделать между субалгоритмами 910 и 920 на основе других критериев, таких как нагрузка на двигатель. В другом примере 910 или 920 может быть способом по умолчанию, и другой способ может исполняться только при определенных условиях, таких как превышение или снижение частоты вращения нагрузки свыше / ниже порогового значения соответственно.
В частности, если определяется, что частота вращения двигателя ниже порогового значения, возможно исполнение субалгоритма 910. Низкая частота вращения двигателя связана с крутящими импульсами, сильными относительно импульсов при высокой частоте вращения. Кроме того, импульсы могут в большей степени разносить во времени. В связи с тем, что субалгоритм 910 основывается на временной привязке перемещения золотникового клапана, чтобы избежать нежелательных импульсов запаздывания, этот способ может оказаться более подходящим для режима с низкой частотой вращения двигателя. Дополнительно, сильные крутильные импульсы в двигателе с низкой частотой вращения могут затруднить соответствующее предварительное позиционирование фазовращателя, поскольку может возникнуть большее отклонение между величинами крутильных импульсов в этом режиме. Таким образом, исполнение способа 920 может оказаться более сложным при низкой частоте вращения двигателя.
Если определяется, что частота вращения распределительного вала выше порогового значения, возможно исполнение субалгоритма 920. В связи с тем, что субалгоритм 920 основывается на временной привязке движения золотникового клапана во время крутильных импульсов, может оказаться полезным использование в режиме с высокой частотой вращения двигателя, в котором существует больше возможностей сдвига в связи частыми импульсами. Дополнительно, слабые крутильные импульсы вне режима низкой частоты вращения могут осуществляться более легко благодаря меньшему отклонению между величинами крутильных импульсов в этой области.
Что касается субалгоритма 910, описывается способ, в котором, в ответ на требуемое изменение фаз кулачкового распределения в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом, может перемещаться золотниковый клапан для перемещения фазовращателя в блокирующее положение, удержания фазовращателя в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта, и затем перемещения золотникового клапана в удерживающую область из положения, отличного от удерживающей области, между крутильными импульсами распределительного вала.
На шаге 912 субалгоритм 910 включает в себя, перед перемещением золотникового клапана в удерживающую область для блокировки фазовращателя, перемещение золотникового клапана для перемещения фазовращателя в блокирующее положение. Это может включать в себя перемещение золотникового клапана в область запаздывания, когда фазовращатель расположен в положении опережения относительно блокирующего положения, или перемещение золотникового клапана в область опережения, когда фазовращатель расположен в положении запаздывания относительно блокирующего положения.
Контроллер может управлять движением золотникового клапана так, что золотниковый клапан перемещается в удерживающую область из положения, отличного от удерживающей области между крутильными импульсами распределительного вала. Положением, отличным от удерживающей области, может быть нулевая область, область опережения или область запаздывания золотникового клапана. В соответствии с 912, перед перемещением в удерживающую область, золотниковый клапан может получить команду на перемещение фазовращателя в блокирующее положение без задействования фиксирующего штифта, используя кручение кулачка. Например, фазовращатель может находиться в положении запаздывания относительно блокирующего положения, в таком случае золотниковый клапан может перемещаться в область опережения до тех пор, пока фазовращатель не окажется в блокирующем положении. В другом примере фазовращатель может находиться в положении опережения относительно блокирующего положения, в таком случае золотниковый клапан может перемещаться в область запаздывания до тех пор, пока фазовращатель не окажется в блокирующем положении. Затем фазовращатель может удерживаться в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта путем перемещения золотникового клапана в нулевую область. Перемещение золотникового клапана в нулевую область может произойти перед крутильным импульсом, таким образом, предотвращая дальнейшее движение фазовращателя. Золотниковый клапан может удерживаться в нулевой области до 918.
На шаге 914 контроллер может получить входные данные, относящиеся к положению коленчатого вала и распределительного вала. На шаге 916 контроллер может вычислить временную привязку и амплитуду события кручения на основе положения коленчатого вала относительно положения коленчатого вала. Например, на данном двигателе, данный распределительный вал может иметь фиксированное количество рабочих выступов кулачков, как показано на ФИГ. 10В. По мере вращения распределительного вала рабочие выступы кулачков подчиняются крутильным усилиям, возникающим из смещения клапанной пружины, через шток клапана, или через другие соединительные элементы, соединенные со штоком клапана, как показано на ФИГ. 10А. Эти усилия могут возникать с известной периодичностью для данного двигателя, определяемые угловым положением рабочих кулачков распределительного вала. Для данного двигателя и для данного распределительного вала угловое положение рабочих кулачков распределительного вала может быть в какой-то степени известным, на фиксированном смещении от зубцов считывания фазовращателя ИФКР. Угловое положение зубцов считывания можно определять с помощью датчика положения кулачка. Угловое положение возникновения крутильных усилий можно определять, считывая угловое положение зубцов считывания фазовращателя ИФКР и используя известное фиксированное смещение между зубцами считывания и рабочими кулачками распределительного вала. На основе времени между импульсами и задержками, связанными с передачей сигнала соленоида, и времени движения золотникового клапана, шаг от области управления с обратной связью коэффициента заполнения к удерживающей области коэффициента заполнения может выполняться на шаге 918 так, что золотниковый клапан проходит через область запаздывания во время периода времени между крутильными импульсами запаздывания. Золотниковый клапан может находиться в нулевой области, области опережения или области запаздывания перед перемещением в удерживающую область. Например, золотниковый клапан может удерживаться в нулевой области в течение одного импульса и перемещаться через область запаздывания в удерживающую область после истечения первого импульса и перед началом второго крутильного импульса. После достижения золотниковым клапаном удерживающей области, задействование фиксирующего штифта может стать возможным, и фазовращатель может удерживаться в блокирующем положении, используя фиксирующий штифт.
Продолжая по способу 920, в ответ на требуемое изменение фаз кулачкового распределения в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом, в соответствии со способом может перемещаться золотниковый клапан для перемещения фазовращателя в положение опережения относительно блокирующего положения, фазовращатель может удерживаться в положении опережения относительно блокирующего положения, и золотниковый клапан может перемещаться в удерживающую область при возникновении крутильного импульса. Например, возможно запаздывание крутильных импульсов кулачка, и связанный крутящий момент может приводить в действие фазовращатель от удерживаемого положения опережения до блокирующего положения. На шаге 922 фазовращатель может перемещаться в положение опережения относительно блокирующего положения, без задействования фиксирующего штифта, путем перемещения золотникового клапана в соответствующую область. Положение опережения, в которое перемещается фазовращатель, может зависеть от текущего положения фазовращателя, расчетной амплитуды крутящего момента, частоты вращения двигателя и температуры масла. Например, если текущее положение фазовращателя - это положение запаздывания относительно блокирующего положения, фазовращатель можно перемещать в первое положение опережения относительно блокирующего положения, и если положение фазовращателя - это положение опережения относительно блокирующего положения, фазовращатель можно перемещать из текущего положения опережения во второе положение опережения. Второе опережающее положение может быть положением большего опережения или положением меньшего опережения относительно текущего положения опережения, и положением большего опережения или меньшего опережения относительно первого опережающего положения. Золотниковый клапан можно перемещать в область опережения, когда текущее изменение фаз кулачкового распределения - запаздывающее положение относительно первого или второго положения опережения, и можно перемещать в область запаздывания, когда текущее изменение фаз кулачкового распределения - положение опережения относительно второго положения опережения, фазовращатель может удерживаться в первом или втором положении, являющимся положением опережения относительно блокирующего положения с незадействованным фиксирующим штифтом, путем перемещения золотникового клапана в нулевую область. Золотниковый клапан может удерживаться в нулевой области перед крутильным импульсом запаздывания, и может перемещаться через область запаздывания в удерживающую область во время крутильного импульса запаздывания. После достижения золотниковым клапаном удерживающей области, задействование фиксирующего штифта может стать возможным, и фазовращатель может удерживаться в блокирующем положении, используя фиксирующий штифт. Таким образом, нежелательное чрезмерное запаздывание можно устранить, когда фазовращатель блокируется путем предварительной установки положения фазовращателя в положение опережения.
ФИГ. 10А-В иллюстрирует эффект кручения кулачка. В частности, на ФИГ. 10А изображен однокулачковый распределительный вал 1002 в двух различных состояниях. Слева, на 1030, кулачок 1002 показан под воздействием запаздывающего кручения 1004 кулачка, справа, на 1050, кулачок показан под воздействием опережающего кручения 1006. На шаге 1030, когда вращательное движение 1010 в направлении по часовой стрелке кулачка 1002 толкает клапан 1008 вверх, запаздывающее кручение 1004 кулачка передается на кулачок путем сопротивляющегося усилия пружины 1010. Аналогичным образом на шаге 1050 после того как угловое положение кулачка 1002 проходит максимальную точку сжатия пружины, пружина 1010 воздействует на опережающее кручение 1006 кулачка, когда пружина разжимается, а клапан 1008 перемещается вниз.
На ФИГ. 10В изображен кулачок с тремя рабочими выступами 1014а-с, и с тремя областями 1016а-с запаздывания. Области 1016а-с запаздывания отражают положения в угловом пространстве, где кулачок испытывает запаздывающее кручение от толкания клапана вверх через 720-градусный цикл вращения коленчатого вала (не показан). В результате отслеживания углового положения коленчатого вала и синхронизации областей запаздывающего кручения к областям в период вращения 1018 коленчатого фаза, система фазирования может прогнозировать, в каких временных точках буду пересекаться эти области запаздывающего кручения кулачка. Эта информацию затем может использоваться для того чтобы точно синхронизировать движение золотникового клапана через область запаздывания, чтобы перемещение золотникового клапана происходило, когда кулачок не находится в области запаздывающего кручения кулачка.
ФИГ. 11 иллюстрирует пример возможного использования перемещения золотникового клапана в удерживающую область между крутильными импульсами запаздывания. В частности, ФИГ. 11 включает в себя три графика 1110, 1120 и 1130, которые соответственно раскрывают положение фазовращателя, положение золотникового клапана и коэффициент заполнения соленоида в зависимости от времени. Кривые 1112, 1122 и 1132 иллюстрируют команду коэффициента заполнения для перемещения в удерживающую область с временной привязкой, соответствующей перемещению золотникового клапана 311 через область запаздывания между двумя крутильными импульсами 1102 и 1104 запаздывания. Кривые 1114, 1124 и 1134 иллюстрируют команду коэффициента заполнения для перехода в удерживающую область с временной привязкой, соответствующей ситуации, когда крутильный импульс запаздывания возникает, когда золотниковый клапан 311 переходит через область запаздывания в направлении удерживающей области. Крутильные импульсы обозначены черными кругами, 1102 и 1104, и возникают в различные моменты времени. Следует понимать, что крутильные импульсы могут приводить в действие фазовращатель в направлении опережения или запаздывания, как отмечено положением импульса относительно «нуля» на независимой оси каждого графика. Также следует понимать, что каждый крутильный импульс имеет связанную амплитуду и продолжительность. В настоящем примере каждый крутильный импульс обладает одной и той же амплитудой и продолжительностью для упрощения.
В примере, изображенном на графике 1100, положением 1112 фазовращателя может быть положение опережения относительно средне-замкнутого положения, когда запрос на перемещение в средне-замкнутое положение с задействованием фиксирующего штифта получен перед моментом t1. Соответственно, между моментами t1 и t2 фазовращатель можно перевести из положения опережения относительно блокирующего положения в блокирующее положение, и затем удерживать в блокирующем положении с задействованным штифтом путем перемещения золотникового клапана через область запаздывания в удерживающую область между крутильными импульсами распределительного вала. Следует понимать, что положение 1112 фазовращателя может быть любым положением в пределах его диапазона, когда получен запрос на перемещение в средне-замкнутое положение с задействованием фиксирующего штифта. В другом примере положением фазовращателя первоначально может быть положение в запаздывания по фазе. В таком примере фазовращатель можно перевести из положения запаздывания относительно блокирующего положения путем перемещения золотникового клапана в область опережения, и удерживания фазовращателя в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом путем перемещения золотникового клапана через область запаздывания в удерживающую область между крутильными импульсами распределительного вала. В другом представлении положением фазовращателя первоначально может быть положение в средне-замкнутом положении без задействования фиксирующего штифта. В таком представлении фазовращатель может удерживаться в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта, и затем фиксирующий штифт может задействоваться путем перемещения золотникового клапана через область запаздывания в удерживающую область между крутильными импульсами распределительного вала.
В каждом случае фазовращатель может перемещаться в направлении блокирующего положения без задействования фиксирующего штифта путем перемещения золотникового клапана соответствующим образом. В настоящем примере после момента t2 положение фазовращателя удерживается в его первоначальном положении вследствие положения золотникового клапана в нулевой области. При запросе о перемещении в блокирующее положение с задействованием фиксирующего штифта фазовращатель можно сначала направить в направлении блокирующего положения без задействования фиксирующего штифта. В настоящем примере в соответствии с коэффициентом заполнения золотниковый клапан направляется в область запаздывания, и при крутильных импульсах запаздывания положение фазовращателя можно изменить, переместив его из его первоначального опережающего положения в средне-замкнутое положение. В настоящем примере крутильный импульс запаздывания переместил фазовращатель в положение запаздывания относительно средне-замкнутого положения, и золотниковый клапан переместился в область опережения для того чтобы дальше направить фазовращатель в средне-замкнутое положение. В другом примере золотниковый клапан может удерживаться в положении запаздывания до тех пор, пока фазовращатель не достигнет блокирующего положения через крутильные импульсы запаздывания, фазовращатель достигает блокирующего положения из положения опережения без прохода блокирующего положения. После того как фазовращатель достиг средне-замкнутого положения в пределах конкретных допусков, золотниковый клапан можно перевести в нулевую область перед другим крутильным импульсом, чтобы избежать дальнейшего перемещения фазовращателя.
В соответствии с кривыми 1112, 1122 и 1132 в момент t4, коэффициент заполнения 1132 переводится в удерживающую область после возникновения крутильного импульса 1102 запаздывания, но до крутильного импульса 1104 запаздывания. Соответственно, положение 1122 золотникового клапана удерживается в нулевом положении во время импульса 1102, и он перемещается в удерживающую область из нулевой области между крутильными импульсами 1102 и 1104 запаздывания. Таким образом, нежелательное перемещение положения 1112 фазовращателя в направлении запаздывания устраняется. После того как золотниковый клапан достиг удерживающей области, фиксирующий контур можно задействовать для гидравлического перемещения положения фазовращателя в блокирующее положение. Дополнительно, можно задействовать блокирующий контур, таким образом, позволяя задействовать фиксирующий штифт для блокировки фазовращателя в блокирующем положении. В связи с тем, что устранились крутильные импульсы, положение фазовращателя может совпадать или находится в непосредственной близости к блокирующему положению, когда золотниковый клапан достигает удерживающей области, что может позволить задействовать фиксирующий штифт относительно быстро. Таким образом, количество времени, требуемое для перемещения фазовращателя в блокирующее положение и задействования фиксирующего штифта, может стать более предсказуемым из-за того, что устраняются крутильные импульсы.
В соответствии с кривыми 1114, 1124 и 1134, если коэффициент заполнения 1134 быстро переходит в удерживающую область в момент t3, перед возникновением крутильного импульса 1102 запаздывания, положение 1122 золотникового клапана можно не удерживать в нулевом положении во время импульса 1102. Вместо этого золотниковый клапан можно переместить в удерживающую область из нулевой области во время (и в связи с) импульсом 1102. Следовательно, возникает нежелательное перемещение положения 1112 фазовращателя в направлении запаздывания. После того как золотниковый клапан достиг удерживающей области, фиксирующий контур можно задействовать для гидравлического перемещения положения фазовращателя в блокирующее положение. Дополнительно, может задействоваться блокирующий контур, таким образом, позволяя задействовать фиксирующий штифт для блокировки фазовращателя в блокирующем положении. В связи с тем, что не избегают крутильных импульсов, количество времени, необходимое для перемещения фазовращателя в блокирующее положение, может оказаться большим, когда коэффициент заполнения быстро повышается в момент t3 по сравнению с моментом t4 (см. колебания на кривой 1112), из-за большего первоначального смещения фазовращателя из средне-замкнутого положения.
Например, система двигателя может содержать цилиндр двигателя с клапанами и коленчатым валом. Система двигателя дополнительно может содержать кулачки, соединенные с распределительным валом для приведения в действие клапанов; фазовращатель для изменения фаз кулачкового распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом кулачков, и золотниковый клапан для регулировки положения фазовращателя, и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти. Контроллер может быть выполнен с кодом для расчета временных привязок крутильных импульсов запаздывания распределительного вала на основе положения распределительного вала относительно положения коленчатого вала, перемещая фазовращатель в направлении опережения в блокирующее положение и удерживая фазовращатель в блокирующем положении без задействования фиксирующего штифта путем перемещения золотникового клапана между крутильными импульсами, при этом удерживая золотниковый клапан во время крутильных импульсов, и после перемещения фазовращателя в направлении опережения в блокирующее положение, задействовать фиксирующий штифт. В частности, золотниковый клапан может соединяться с соленоидом, а перемещение золотникового клапана может включать в себя регулировку коэффициента заполнения, задаваемого для соленоида. Дополнительно, перемещение фазовращателя в направлении опережения в блокирующее положение путем перемещения золотникового клапана может включать в себя сначала перемещение золотникового клапана в область опережения до тех пор, пока фазовращатель не переместиться в блокирующую область. Затем, когда фазовращатель находится в блокирующем положении, контроллер может переместить золотниковый клапан в нулевую область перед первым крутильным импульсом, удерживать золотниковый клапан в нулевой области во время первого крутильного импульса, и затем переместить золотниковый клапан из нулевой области в удерживающую область перед вторым крутильным импульсом, следующим после первого крутильного импульса. Контроллер может включать в себя дополнительные инструкции для разъединения фиксирующего штифта перед перемещением золотникового клапана из удерживающей области в область опережения или область запаздывания, чтобы изменять фазы кулачкового распределения.
ФИГ. 12 иллюстрирует пример 1200 возможного использования перемещения золотникового клапана в удерживающую область во время крутильных импульсов и используя крутильные импульсы. Графики 1210 и 1220 соответственно иллюстрируют положение 1212 фазовращателя и положение 1222 золотникового клапана в зависимости от времени.
Первоначально, перед моментом t1, положение фазовращателя может быть любым положением в пределах его диапазона без задействования фиксирующего штифта. Дополнительно, золотниковый клапан может находиться в любом положении в пределах рабочей области фазирования с обратной связью. В настоящем примере фазовращатель первоначально находится в положении запаздывания, а золотниковый клапан функционирует в нулевой области. Положение фазовращателя затем переводится в заблокированное положение опережения по фазе в момент t1, и золотниковый клапан перемещается соответственно. В частности, золотниковый клапан сначала перемещается в область опережения, и несколько крутильных импульсов (в данном случае - два) опережения приводят в действие фазовращатель через средне-замкнутое положение в положение опережения. Между моментами t1 и t2 золотниковый клапан затем перемещается в положение малого запаздывания, чтобы создать немного запаздывающее положение фазовращателя, и после одного крутильного импульса запаздывания фазовращатель достигает требуемого положения опережения по фазе.
Для поддержания фазовращателя в этом положении золотниковый клапан перемещается в нулевую область в момент t2. Золотниковый клапан затем может получить команду о перемещении в направлении удерживающей области для того чтобы задействовать фиксирующий контур в момент времени t3, движение золотникового клапана, перемещающее фазовращатель в средне-замкнутое положение и задействующее фиксирующий штифт. Во время движения золотникового клапана через область сильного запаздывания после момента t3, возникает крутильный импульс 1204 запаздывания и приводит в действие фазовращатель, перемещая его в положение запаздывания рядом со средне-замкнутым положением. Следует понимать, что в других вариантах данного алгоритма крутильные импульсы запаздывания могут отсутствовать, при этом золотниковый клапан проходит через область запаздывания. В другом примере крутильные импульсы запаздывания могут перемещать фазовращатель в положение опережения относительно средне-замкнутого положения. В другом примере крутильные импульсы запаздывания могут перемещать фазовращатель в положение значительно после средне-замкнутого положения. В случае крутильных импульсов запаздывания может возникать множество крутильных импульсов запаздывания, когда золотниковый клапан находится в области сильного запаздывания. Золотниковый клапан входит в удерживающую область в момент t4, после возникновения крутильного импульса 1204 запаздывания, в этой точке удерживающий гидравлический контур берет на себя управление положением 1212 фазовращателя и направляет его в нейтральное или средне-замкнутое положение и задействует фиксирующий штифт.
Таким образом, крутильные импульсы запаздывания могут использоваться для перемещения фазовращателя с большей точностью в направлении к средне-замкнутому положению, чем из средне-замкнутого положения во время запроса о перемещении в средне-замкнутое положение и задействование фиксирующего штифта.
Для того чтобы избежать нежелательной работы в удерживающей области, желательно определить верхнюю границу удерживающей области, т.е. коэффициент заполнения соленоида, который выравнивает верхнюю границу удерживающей области. В данном случае это называют «максимальный фиксирующий коэффициент заполнения». Этот коэффициент заполнения определяется медленным увеличением коэффициентом заполнения, наблюдая за действительным положением кулачка. Коэффициент заполнения, в котором действительное положение кулачка сначала перемещается из средне-замкнутого положения, указывая на разблокировку штифта - это максимальный фиксирующий коэффициент заполнения.
На ФИГ. 13 изображен алгоритм 1300 для адаптивного обучения области значений коэффициента заполнения соленоида, которые направляют золотниковый клапан в область, где задействуется фиксирующий контур 333 и контур фазирования с 25 обратной связью. Адаптированные границы этой области затем могут применяться при последующей команде о перемещении золотникового клапана. Эту область могут называть «запретная зона» или «переходная область» между удерживающей областью и областью запаздывания золотникового клапана. В другом примере, когда удерживающая область находится рядом с областью опережения, запретной зоной 30 может быть зона между удерживающей областью и областью опережения золотникового клапана. Так, точное картирование этой области позволяет уменьшить хаотичные движения фазовращателя. В частности, если задействован как фазирующий контур, так и фиксирующий контур, они могут конкурировать между собой за управление положением фазовращателя, и в результате фазовращатель может перемещаться хаотично и непредсказуемо. Определение границ переходной области может основываться на перемещении фазовращателя из фиксирующего положения с задействованным фиксирующим штифтом, и это перемещение может возникать в результате изменения коэффициента заполнения соленоида.
На шаге 1302 алгоритм включает в себя определение рабочих условий двигателя, чтобы подтвердить, что условия подходящие для картирования запретной зоны. Например, когда двигатель еще функционирует в неустановившемся режиме, после перепрошивки модуля или после отсоединения аккумуляторной батареи, возможно, потребуется картирование запретной зоны, потому что границы области, возможно, еще не изучены. В другом примере пороговое расстояние или период времени может истечь с момента последнего картирования, и картирование «запретной зоны» может оказаться полезным для уменьшения возможного отклонения. В другом примере отсечка топлива в режиме замедления при торможении может быть активной, и в двигателе может не происходить сгорание, и картирование запретной зоны можно активировать в связи с возможностью, что оптимальное планирование может не запросить последовательность изменения фаз кулачкового распределения с блокировкой для оставшейся части цикла движения автомобиля, если фазовращатель активировать во время условий, не идеально подходящих для обучения запретной зоне при последнем выходе из блокирующего положения. В другом примере запрос на перемещение золотникового клапана в область опережения может не ожидаться в течение заранее заданного периода времени, и картирование запретной зоны может оказаться неподходящим. В другом примере может возникнуть запрос на удерживание фазовращателя в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом на период дольше, чем возникновение второй пороговой продолжительности, в этом случае условия подходят для картирования запретной зоны. В другом примере нежелательная работа золотникового клапана в запретной зоне может определиться недавно, и может потребоваться картирование запретной зоны для того чтобы уменьшить нежелательные движения. Нежелательную работу золотникового клапана в запретной зоне можно определять на основе погрешности положения фазовращателя, если она превышает конкретное пороговое значение. Если не выполняются условия картирования на шаге 1302, выполнение алгоритма прекращается. Если выполняются условия картирования на шаге 1302, двигатель может перейти в особый режим обучения, чтобы картировать переходную область, переходная область, картированная на основе движения фазовращателя из блокирующего положения относительно движения золотникового клапана через переходную область.
В 1304 при инициировании режима обучения контроллер двигателя может проверить, выучено ли номинальное максимальное значение фиксирующего коэффициента заполнения во время текущего цикла движения автомобиля. Номинальным максимальным значением фиксирующего коэффициента заполнения может быть самый последний расчет наибольшего значения коэффициента заполнения, при котором задействуется фиксирующий контур. Наибольшее значение коэффициента заполнения, при котором задействуется фиксирующий контур, может напрямую соответствовать команде коэффициента заполнения в удерживающей области, для которой степень фазирования через фиксирующий контур минимальна. Выше номинального максимального значения фиксирующего коэффициента заполнения можно задействовать только контур фазирования с обратной связью. Если это значение еще не изучено в ходе текущего цикла движения автомобиля, на шаге 1330 возможно картирование без обратной связи, чтобы определить значение коэффициента заполнения, это значение можно сохранить в справочной таблице в 1332 для дальнейшего использования. Следует понимать, что в варианте осуществления алгоритма 1300 фиксированный номинальный максимальный фиксирующий коэффициент заполнения можно использовать во время адаптивного изучения границ запретной зоны, при этом в другом варианте осуществления алгоритма 1300 предыдущий отрезок фиксированного номинального максимального фиксирующего коэффициента заполнения можно обновлять во время адаптивного изучения границ запретной зоны.
Если номинальный максимальный фиксирующий коэффициент заполнения изучен, на шаге 1306, коэффициент заполнения соленоида может переключаться в значение, точно находящееся в пределах удерживающей области, например, на 0%. Значение, в которое переходит коэффициент заполнения, может основываться на текущей границе между переходной областью и областью запаздывания, которую можно определять методом изучения из картирования 1330 без обратной связи. Значение коэффициента заполнения затем можно постепенно увеличивать из удерживающей области, через переходную область, в направлении к области запаздывания с постоянным положительным интервалом на шаге 1308. Следует понимать, что в другом примере удерживающая область может находиться рядом с областью опережения, а не областью запаздывания, и значение коэффициента заполнения можно постепенно увеличивать из удерживающей области, через переходную область, в направлении к области запаздывания с постоянным положительным интервалом. Такое постепенное увеличение может продолжаться до тех пор, пока не определится перемещения фазовращателя из блокирующего положения на шаге 1310. Перемещение фазовращателя от фиксирующего положения может указывать на то, что золотниковый клапан больше не функционирует в удерживающей области, поскольку фазовращатель больше не удерживается в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом. Такое перемещение фазовращателя может выполняться в направлении запаздывания, если область запаздывания соприкасается с областью опережения, или в направлении опережения, если область опережения соприкасается с удерживающей областью.
Когда обнаруживается перемещение фазовращателя из заблокированного положения, постепенное увеличение коэффициента заполнения можно прекратить. Значение коэффициента заполнения, при котором движение опережения / запаздывания обнаружено впервые, можно сохранять в запоминающем устройстве контроллера на шаге 1312, а номинальное максимальное значение фиксирующего коэффициента заполнения можно получать из запоминающего устройства на шаге 1314.
Новую границу между удерживающей областью и переходной областью и новую границу между переходной областью и областью запаздывания можно определять методом изучения на основе движения фазовращателя, определенного на шаге 1310. Следует понимать, что в другом примере переходная область может находиться между удерживающей областью и областью опережения. Текущие границы между удерживающей областью и переходной областью и между переходной областью и областью запаздывания можно обновлять на основе этих новых границ. Например, текущие границы могут обновляться в зависимости от разницы между изученными новыми границами и соответствующими текущими границами, зависимость включает в себя один или более сумматоров и множителей. В частности, могут определить смещение в 1316 на основе разницы между значением коэффициента заполнения, при котором впервые обнаружено запаздывающее движение, и номинальным максимальными значением фиксирующего коэффициента заполнения. Полученное номинальное значение коэффициента заполнения может урезаться на шаге 1318 на основе определенного смещения для того чтобы обеспечить верхнюю границу по значениям коэффициента заполнения, которые будут передаваться для задействования фиксирующего контура. Эту верхнюю границу могут рассматривать как обновленную границу между удерживающей областью и переходной областью, и она может соответствовать команде минимальной скорости фазирования в пределах удерживающей области. Если перемещение фазовращателя на шаге 1310 возникает раньше, чем ожидалось, т.е. при более низком значении коэффициента заполнения, чем ожидалось, на основе текущей границы, обновленная граница может находиться при более низком значении, чем текущая граница. Если перемещение фазовращателя на шаге 1310 возникает позже, чем ожидалось, т.е. при более высоком значении коэффициента заполнения, чем ожидалось, на основе текущей границы, обновленная граница может находиться при более высоком значении, чем текущая граница.
На шаге 1320 сохраненное значение коэффициента заполнения, при котором впервые было обнаружено запаздывающее движение, может применяться в качестве нижней отметки значений коэффициента заполнения, которая может передаваться во время управления фазовращателем с обратной связью. Эту нижнюю отметку можно рассматривать в качестве обновленной границы между переходной областью и областью запаздывания, и она может соответствовать команде максимальной скорости фазирования в пределах области запаздывания. Если перемещение фазовращателя на шаге 1310 возникает раньше, чем ожидалось, т.е. при более низком значении коэффициента заполнения, чем ожидалось, на основе текущей границы, обновленная граница может находиться при более низком значении, чем текущая граница. Если перемещение фазовращателя на шаге 1310 возникает позже, чем ожидалось, т.е. при более высоком значении коэффициента заполнения, чем ожидалось, на основе текущей границы, обновленная граница может находиться при более высоком значении, чем текущая граница. Справочная таблицу, которая помимо прочей информации может включать в себя значения коэффициента заполнения для различных скоростей замедления, может обновляться с изученной верхней и нижней границей на шаге 1322, где завершается режим обучения и прекращается исполнение способа 1300. Обновленное картирование затем может применяться во время последующих команд фазовращателя, например, команд для перемещения фазовращателя из заблокированного положения в положение запаздывания, из положения опережения в положение запаздывания, или для других перемещений, включающих в себя работу золотникового клапана в удерживающей области или в области запаздывания.
ФИГ. 14 иллюстрирует наглядный пример областей коэффициента заполнения. С помощью графика 1400 раскрывается скорость фазирования, темп изменения положения фазовращателя со временем, в зависимости от значения коэффициента заполнения соленоида. С помощью кривой 1402 раскрывается активность фазирования, относящаяся к гидравлической активности в фиксирующем контуре, при этом с помощью кривой 1404 раскрывается активность фазирования, относящаяся к гидравлической активности фазирующего контура. Гидравлическая активность в фиксирующем контуре может вызывать фазирование в направлении опережения или направлении запаздывания, в зависимости от первоначального положения фазовращателя. Например, если фиксирующий контур активирован, когда фазовращатель находится в положении опережения, фиксирующий контур может вызывать фазирование в сторону запаздывания, чтобы направить фазовращатель в направлении к блокирующему положению. В другом примере, если фиксирующий контур активирован, когда фазовращатель находится в положении запаздывания, фиксирующий контур может вызывать фазирование в сторону опережения, чтобы направить фазовращатель в направлении к блокирующему положению. Следует понимать, что значения коэффициента заполнения можно разделить на пять областей 1410, 1412, 1414, 1416, 1418, которые могут рассматриваться как удерживающая область, запретная зона или переходная область, область запаздывания, нулевая область и область опережения соответственно. Следует понимать, что в другом примере область опережения может находиться рядом с переходной областью или с нулевой областью, там, где изображена область запаздывания, а область запаздывания может находиться рядом только с нулевой областью, где показана область опережения.
В соответствии с вышеуказанным, удерживающая область 1410 можно рассматривать как область значений коэффициента заполнения, для которых присутствует только гидравлическая активность в фиксирующем контуре. Запретную зону 1412 можно рассматривать как область значений коэффициента заполнения, для которых гидравлическая активность присутствует как в фиксирующем контуре, так и в фазирующем контуре. Область 1414 запаздывания можно рассматривать как область значений коэффициента заполнения, для которых фазовращатель может приводится в действие в направлении запаздывания при крутильных импульсах запаздывания. Нулевую область 1416 можно рассматривать как область значений коэффициента заполнения, для которой как линия запаздывания, так и линия опережения в фазирующем контуре заблокированы, предотвращая приведение в действие через крутильные импульсы. Область 1418 опережения можно рассматривать как область значений коэффициента заполнения, для которых фазовращатель может приводиться в действие в направлении опережения при крутильных импульсах опережения.
Следует понимать, что в пределах удерживающей области амплитуду скорости фазирования можно уменьшать с повышением значений коэффициента заполнения.
Дополнительно следует отметить, что в пределах области запаздывания амплитуду скорости фазирования можно увеличивать с уменьшением значений коэффициента заполнения. Номинальное максимальное значение фиксирующего коэффициента заполнения можно рассматривать как значение 1420 коэффициента заполнения, текущая граница между фиксирующей и переходной областью. Первое обнаружение фазирования в сторону запаздывания фазовращателя, как указано на шаге 1310, может быть коэффициентом заполнения 1406. В настоящем варианте осуществления графика 1400 обнаружение запаздывающего движения на шаге 1406 можно рассматривать как более позднее, чем ожидалось, на основе текущих границ 1420, 1430 переходной области. Соответственно, обе границы могут обновляться до более высоких значений 1422, 1432 соответственно. В другом примере осуществления графика 1400 обнаружение запаздывающего движения на шаге 1406 можно рассматривать как более раннее, чем ожидалось, на основе текущих границ 1420, 1430 переходной области. Соответственно, обновленные границы 1422, 1432 могут быть ниже текущих границ. Таким образом, минимальная команда фиксации, применяемая к золотниковому клапану, т.е. значение коэффициента заполнения, связанное с минимальной скоростью фазирования через фиксирующий контур, может ограничиваться на основе обновленной границы 1422 между фиксирующей и переходной областью. Дополнительно, максимальная команда запаздывания, применяемая к золотниковому клапану, т.е. значение коэффициента заполнения, связанное с максимальной скоростью фазирования в сторону запаздывания, может ограничиваться на основе обновленной границы 1432 между переходной областью и областью запаздывания. Обновленные границы затем могут применяться для последующих команд фазирования. Например, если обновленная граница между переходной областью и областью запаздывания ниже предыдущей границы, последующие команды для запаздывающих скоростей фазирования могут связываться с более низкими значениями коэффициента заполнения. В другом примере, если обновленная граница между переходной областью и областью запаздывания выше предыдущей границы, последующие команды для запаздывающих скоростей фазирования могут связываться с более высокими значениями коэффициента заполнения.
Способ 1400 можно осуществлять, используя систему двигателя, содержащую цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны, кулачки, соединенные с распределительным валом для приведения в действие клапанов, фазовращатель изменения фаз кулачкового распределения для регулировки работы клапанов, фазовращатель, приводимый в действие от крутящего момента кулачков, электромагнитный золотниковый клапан для регулировки положения фазовращателя и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, для получения команды для перемещения фазовращателя из заблокированного положения в требуемое разблокированное положение, и расчет отклонения между действительным разблокированным положением фазовращателя относительно требуемого разблокированного положения. В ответ на погрешность, превышающую пороговое значение, контроллер может работать в режиме обучения с командой перемещения фазовращателя в заблокированное положение для обновления карты переходной области между удерживающей областью и областью запаздывания золотникового клапана на основе движения из заблокированного положения относительно движения золотникового клапана через переходную область. В другом примере, когда удерживающая область находится рядом с областью опережения, переходной областью может быть область между удерживающей областью и областью опережения золотникового клапана. Команды, полученные для перемещения фазовращателя из заблокированного положения в требуемое разблокированное положение, могут быть командами в пределах удерживающей области или области запаздывания хода золотникового клапана. Контроллер двигателя может включать в себя дополнительные инструкции, после обновления карты, для регулировки команды, применяемой для перемещения фазовращателя из заблокированного положения в требуемое положение. Например, обновляется команда для перемещения в то же самое незаблокированное положение. Таким образом, команды коэффициента заполнения, с помощью которых задействуются оба контура, фиксирующий и гидравлический, исключают.
ФИГ. 15 иллюстрирует способ 1500 для указания ухудшения состояния фазовращателя на основе колебаний крутящего момента кулачка, когда он превышает пороговое значение, колебания крутящего момента кулачка, выученные, когда золотниковый клапан находился за пределами запретной зоны. В ответ на это указание золотниковый клапан может переместиться в удерживающую область для перемещения фазовращателя в блокирующее положение и удерживать фазовращатель в блокирующем положении с задействованным фиксирующим штифтом. Колебания крутящего момента кулачка могут быть выше, чем пороговое значение, в связи с одновременной гидравлической активностью в фиксирующем контуре и в фазирующем контуре. Одновременная активность может возникнуть в связи с нежелательными командами золотникового клапана в пределах запретной зоны или в связи с повреждением механического оборудования в фиксирующем контуре, например, из-за утечки масла. Например, утечка масла может возникать из-за ухудшения состояния регулирующего клапана, ухудшения состояния золотникового клапана или фиксирующего клапана, в дополнение к ухудшению зазора ротора. Ухудшение состояния золотникового клапана, регулирующего клапана или фиксирующего клапана может включать в себя ухудшение состояния уплотнений клапанов. Способ основан на измерении амплитуды крутильных импульсов, которая увеличивается, когда одновременно задействуется фиксирующий контур и замкнутый фазирующий контур, по сравнению с задействованием только одного замкнутого фазирующего контура.
На шаге 1502 рассчитываются условия работы двигателя, и определяется, устойчивы ли требуемое и действительное положения фазовращателя в течение устойчивой частоты вращения двигателя. Адаптивное обучение шаблонов кручения кулачка может использоваться, только когда условия фазовращателя и условия работы двигателя устойчивы. Например, определяется, что частота вращения двигателя устойчива, если изменение частоты вращения двигателя меньше порогового значения. Определяется, что положение фазовращателя устойчиво, если изменение положения фазовращателя меньше порогового значения.
При подтверждении устойчивых условий можно подтвердить, что коэффициент заполнения соленоида в настоящее время не в запретной зоне. После того как убедились в том, что коэффициент заполнения соленоида не направляет золотниковый клапан в пределах запретной зоны на шаге 1504, контроллер может измерить амплитуду или интенсивность крутильных импульсов кулачка на шаге 1508. Если золотниковый клапан находится не в пределах запретной зоны, он может находиться в области запаздывания, нулевой области или в области опережения. Рассчитывается средний крутящий момент каждого зубца колеса через несколько оборотов распределительного вала, и метрику можно вычислить для амплитуды между пиками каждой частотной амплитуды кручения кулачка крутящего момента по каждому зубцу. Частота кручения пропорциональна частоте вращения двигателя. Амплитуда кручения зависит от частоты вращения двигателя, при этом амплитуда уменьшается при уменьшении частоты вращения двигателя. Эти данные можно сравнивать на шаге 1508 с номинальным кручением по каждому зубцу в зависимости от частоты вращения двигателя, получаемой из справочной таблицы. Номинальные значения кручения могут обновляться в зависимости от разницы между изученными новыми границами и соответствующими текущими границами, зависимость включает в себя один или более сумматоров и множителей. В настоящем примере обновление может включать в себя определение смещения на шаге 1510 на основе разницы между измеренным крутящим моментом и номинальным крутящим моментом. На шаге 1512 это смещение может применяться к номинальным условиям и храниться в качестве базовой величины для конкретной частоты вращения двигателя. Условие базовой величины может рассматриваться как обновленное номинальное условие, и оно может использоваться в качестве основы для пороговой амплитуды крутящего момента в дальнейшем. Этим отмечается завершение адаптивного обучения или картирования части алгоритма 1500.
На шаге 1514 может измеряться текущий мгновенный крутящий момент между пиками. Эти измерения могут возникать во время рабочих условий двигателя, включая работу золотникового клапана в запретной зоне. Амплитуду этих крутильных импульсов можно сравнивать с базовой амплитудой, умноженной на коэффициент, на шаге 1516. В другом примере среднюю амплитуда кручения кулачка между пиками в зависимости от положения кулачка и частоты вращения двигателя можно вычислять из текущих мгновенных измерений между пиками. Если измеренная величина мгновенного крутящего момента между пиками больше базовой величины, умноженной на коэффициент, это может указывать на ухудшение состояния механических компонентов фиксирующего контура или на нежелательную команду коэффициента заполнения соленоида в пределах запретной зоны на шаге 1518. В противном случае на шаге 1524 отсутствуют указания на ухудшение состояния. Возможно разделение между нежелательной работой в запретной зоне и ухудшением состояния механических компонентов фиксирующего контура на основе индивидуальной подписи зубцов колебаний кулачка. В другом примере об ухудшении состояния механических компонентов контура можно свидетельствовать, если работать с коэффициентом заполнения значительно превышающим верхний коэффициент заполнения картированной запретной зоны или работать с коэффициентом заполнения значительно ниже, чем нижний коэффициент заполнения картированной запретной зоны, и нежелательная команда коэффициента заполнения в пределах запретной зоны может быть отражена иначе. Ухудшение состояния механических компонентов фиксирующего контура может привести к нежелательному задействованию фиксирующего контура при использовании управления с обратной связью фазовращателем. Например, если ухудшение состояния привело к потере давления масла в фиксирующем контуре, управляемый клапан может подать масло в фиксирующий масляный контур в то же время, когда золотниковый клапан подает масло в замкнутый фазирующий контур.
На шаге 1520 в ответ на указание на ухудшение состояния фазовращатель может направляться в блокирующее положение с задействованием фиксирующего штифта для того чтобы предотвратить соперничество между фиксирующим контуром и фазирующим контуром. Эта команда прерывает управление с обратной связью положением фазовращателя. Кроме того, на основе указания ухудшения состояния можно установить флаг на шаге 1518, чтобы указать на то, что использование управления с обратной связью не подходит или отключено при текущих условиях работы двигателя.
Например, система двигателя может содержать цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны, кулачки, соединенные с распределительным валом для приведения в действие клапанов, датчик положения кулачка на каждый кулачок, датчик частоты вращения двигателя, фазовращатель для изменения фаз кулачкового распределения, фазовращатель с приводом от крутящего момента кулачков, электромагнитный клапан для регулировки положения фазовращателя и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, для картирования крутильных колебаний кулачков в функции частоты вращения двигателя и положения кулачков, когда частота вращения двигателя устойчива, и когда золотниковый клапан перемещается в область запаздывания или область опережения, и в ответ на мгновенные крутильные колебания кулачка, пороговое значение, основанное на картировании, указывающее на ухудшение состояния фазовращателя. В этой системе указание на ухудшение состояния фазовращателя может включать в себя указание на ухудшение состояния компонента фиксирующего контура фазовращателя. Дополнительно, пороговое значение, основанное на картировании, может включать в себя пороговое значение, основанное на средней амплитуде картированных крутильных колебаний кулачка при заданной частоте вращения двигателя, с использованием множителя. Контроллер двигателя может включать в себя дополнительные инструкции, в ответ на указание, для прекращения управления с обратной связью положением кулачка, при этом поддерживая управление в режиме открытого контура. Таким образом, нежелательное задействование одновременно фиксирующего контура и фазирующего контура в связи с неисправностью механических компонентов или нежелательного управления коэффициентом заполнения в запретной зоне можно исключить путем отключения задействования фазирующего контура.
Таким образом, надежность и точность работы фазовращателя системы изменения фаз кулачкового распределения с приводом от крутящего момента кулачка можно повысить, улучшая рабочие характеристики двигателя. Технический результат активного направления золотникового клапана фазовращателя в удерживающую область в ответ на низкое давление гидравлической жидкости (например, масло) состоит в том, что средства управления положением ИФКР не должны конфликтовать между собой с нежелательным задействованием фиксирующего масляного контура из-за низкого давления. Вместо этого в условиях низкого давления масла в системе поток гидравлической жидкости может проходить только через фиксирующий контур, а не фазирующий контур до тех пор, пока давление масла в системе не достигнет достаточного уровня. Это позволяет устранить конкурирующий поток масла через линии фазирующего контура. Технический результат перемещения золотникового клапана на основе временной привязки событий кручения запаздывания состоит в том, что нежелательные регулировки положения из требуемого положения, создаваемые запаздывающим кручением распределительного вала, уменьшаются. Это позволяет повысить согласованность регулировок фазовращателя ИФКР. В других случаях путем предварительной установки фазовращателя в положение опережения относительно средне-замкнутого положения, даже если возникают запаздывающие кручения кулачка во время перемещения золотникового клапана через область запаздывания, запаздывающие кручения кулачка можно выгодно использовать для перемещения фазовращателя ближе к требуемому положению, в котором будет задействован фиксирующий штифт. Путем уменьшения случаев нежелательных регулировок, возникающих из перемещения золотникового клапана через область запаздывания, время, связанное с задействованием фиксирующего штифта фазовращателя ИФКР можно сделать более эффективным. Дополнительно, путем избирательного разъединения фиксирующего штифта фазовращателя, только когда в соответствии с коэффициентом заполнения передаются команды минимальной регулировки фаз, разъединение фиксирующего штифта перед нормальным фазированием возобновляется, для лучшей работы. Это позволяет уменьшить боковую нагрузку фазовращателя в связи со значительными регулировками фаз. Путем рационального картирования областей и границ между областями золотникового клапана, команды коэффициента заполнения золотникового клапана становятся более точными. Это позволяет уменьшить количество ошибок в управлении положением фазовращателя. Кроме того, ответ фазовращателя на команды золотникового клапана становится более правильным. В целом, путем уменьшения неточностей, связанных с непреднамеренным и нежелательным перемещением фазовращателя, производительность системы ИФКР может улучшаться.
Следует отметить, что примерное управление и алгоритмы расчета, указанные в данном документе, могут использоваться с различными двигателями и/или системами автомобиля. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут пропускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных признаков и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Дополнительно, раскрытые действия могут графически представлять собой код, вводимый в машиночитаемый носитель в системе управления двигателем.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что данные конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны разнообразные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателе с конфигурацией цилиндров V-6, 1-4, 1-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ С ИЗМЕНЕНИЕМ ФАЗ КУЛАЧКОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
Область техники
Настоящая заявка относится к способам эксплуатации двигателя с изменением фаз кулачкового распределения (ИФКР).
Уровень техники и сущность изобретения
В двигателе внутреннего сгорания может использоваться изменение фаз кулачкового распределения (ИФКР) с целью экономии топлива и снижения количества вредных веществ в отработавших газах автомобиля. Устройство ИФКР может включать в себя фазовращатель лопастного типа, управляемый электромеханическим золотниковым клапаном. Золотниковый клапан способен направлять поток гидравлической жидкости, такой как например масло, с одного края лопасти к другому краю, как например от камеры запаздывания в камеру опережения. Устройство ИФКР может включать в себя более одного масляного контура, соединяющего одну сторону лопасти с другой, через которые может направляться поток гидравлической жидкости. Фазовращатель можно приводить в действие с помощью давления масла, причем приведение в действие фазовращателя зависит от давления масла в контуре. В других вариантах фазовращатель можно приводить в действие с помощью крутящего момента кулачка, причем приведение фазовращателя в действие зависит от крутящего момента, создаваемого во время срабатывания кулачка.
Пример фазовращателя ИФКР, приводимого в действие крутящим моментом кулачка, продемонстрирован Смитом и др. в патенте US 8356583. В этом примере устройство ИФКР выполненно с гидравлически активируемым фиксирующим штифтом, т.е. содержащим фиксирующий штифт в промежуточном положении (далее по тексту именуемое как - «средне-замкнутое положение»). Традиционные устройства ИФКР могут включать в себя фиксирующий штифт с одного края