可变凸轮正时的系统和方法

可变凸轮正时的系统和方法
【专利摘要】本发明提供一种可变凸轮正时的系统和方法。该方法包括用进气门正时致动器和排气门正时致动器操作具有独立可变进气和排气门正时的发动机，锁定所述进气和排气门正时致动器在中间锁定位置，并且通过公共锁定控制阀解锁所述进气和排气门正时致动器二者。
【专利说明】可变凸轮正时的系统和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及一种控制可变凸轮正时的系统和方法。
【背景技术】
[0002]在内燃机中使用可变凸轮正时(VCT)系统，以提前或延迟气门正时，从而在一系列发动机工况内调整燃烧运行。以这种方式调整气门正时增加了燃烧效率和发动机功率输出，并减少排放。
[0003]为了固定气门提前或延迟的范围，在一些VCT系统中使用完全提前和完全延迟的锁定装置。中间锁定装置也可以在VCT系统中，以在特定工况下基本上将凸轮相位固定在完全提前和完全延迟之间的位置(例如，中间位置)。US6, 330，870公开了具有用于锁定所述进气和排气门正时调节器在完全延迟和完全提前位置之间的中间位置的进气和排气锁定机构的发动机。分离式液压控制阀被用来控制所述进气锁定机构和所述排气锁定机构。
[0004]然而，本发明人已经认识到US6，330, 870中公开的VCT系统以及其他中间锁定VCT系统的几个缺点。例如，大量的液压阀被用于提供所述中间锁定功能。例如，US6, 330, 870提供一种用于每个中间锁定机构的分离式液压控制阀。在其他系统中，两个分离式阀可以被用于控制每个中间锁定装置(例如，进气侧中间锁定装置和排气侧中间锁定装置)。此外，在一些VCT系统中，分离式液压阀可以被用于调整所述气门正时致动器的相位。因此，所述VCT系统的成本和复杂性增加。此外，当所述VCT系统中的部件的数量增加时，组件发生故障的可能性和维修/保修成本增加。这些问题可能在具有两个汽缸组的发动机(如V型发动机)中加剧，从而导致所述VCT系统中的液压阀的数量增加一倍。

【发明内容】

[0005]本发明的发明人已经认识到上述问题，并确认提供一种发动机的运行的方法。该方法包括用进气门正时致动器和排气门正时致动器操作具有独立可变进气和排气门正时的发动机，从而锁定所述进气和排气门正时致动器在中间锁定位置，和通过共同锁定控制阀解锁所述进气和排气门正时致动器。例如，通过液压连接在汽缸组上的具有中间锁定位置的进气和排气相位器的锁定/解锁装置到公共控制阀，所述公共阀的电子控制可以同时控制所述进气和排气凸轮轴的锁定/解锁。另外，这样做的同时仍然保持所述进气和排气相位器在各种工况下(包括冷启动)所需的性能。
[0006]以这种方式，当与每个锁定机构可包括一个或多个控制阀的VCT系统相比时，所述VCT系统中的控制阀的数量可减少。因此，所述发动机的成本和复杂性可降低。此外，所述VCT系统的维修成本可以降低，并且VCT发生故障的可能性也可以降低。
[0007]在另一实施例中，该方法进一步包括启动具有锁定在所述中间锁定位置的进气和排气门正时致动器的发动机。
[0008]在另一实施例中，在启动发动机运行之前在前一发动机关闭期间发生锁定，和在发动机输出超过所述启动发动机运行的阀值速度之后实施解锁。[0009]在另一实施例中，通过与所述公共锁定控制阀分开的进气凸轮相位器控制阀和排气凸轮相位器控制阀使用可变进气和排气门正时操作该发动机。
[0010]在另一实施例中，操作具有独立可变进气和排气门正时的发动机包括从其中间锁定位置用所述进气凸轮相位器控制阀提前和延迟进气门正时致动器，和用所述排气凸轮相位器控制阀从其中间锁定位置提前和延迟排气门正时致动器。
[0011]在另一实施例中，发动机方法包括:在第一工况下，在中间锁定位置锁定进气门正时致动器和排气门正时致动器；和在第二工况下，通过公共锁定控制阀从所述中间锁定位置解锁所述进气和排气门正时致动器，和用所述进气门正时致动器提前和延迟进气门正时以及用所述排气门正时致动器提前和延迟排气门正时。
[0012]在另一实施例中，所述第一工况是当发动机转速低于预定阀值时，和所述第二工况是当发动机转速高于预定阀值时。
[0013]在另一实施例中，所述中间锁定位置是在完全提前和完全延迟位置之间。
[0014]在另一实施例中，通过进气凸轮相位器控制阀提前和延迟所述进气门正时致动器，和通过排气凸轮相位器控制阀提前和延迟所述排气门正时致动器。
[0015]当单独或连同附图考虑时，本发明的上述优点和其他优点及特征从下列【具体实施方式】中将是显而易见的。
[0016]应该理解的是，提供上述
【发明内容】
以简化的形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。其目的不是确定所要求保护的主题的主要或基本特征，其范围由在【具体实施方式】之后的权利要求书进行唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决在本公开的任何部分中或在上面提到的任何缺点的实施方式。此外，上述问题已经由本发明的发明人认识到，且并不被承认是已知的。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1示出包括内燃机的车辆的示意性绘图；
[0018]图2示出图1中所示的发动机中包括的可变凸轮正时(VCT)系统示意性绘图；
[0019]图3示出图1中所示的发动机中包括的另一示例VCT系统的示意性绘图；
[0020]图4示出示例发动机的图示；和
[0021]图5和图6不出操作发动机的方法；
[0022]图4是大致按比例绘制的，但是如果期望可以使用其他相对尺寸。
【具体实施方式】
[0023]下面的描述涉及一种通过公共锁定控制阀控制可变凸轮正时(VCT)系统中的两个或更多中间锁定机构以减少发动机的成本和复杂性的方法。所述公共锁定控制阀启动进气凸轮相位器和排气凸轮相位器在或从提前和延迟位置之间的中间锁定位置的锁定和随后的解锁。例如，除了所述公共锁定控制阀无其他锁定控制阀用于所述进气凸轮相位器和排气凸轮相位器。以这种方式，所述每个进气和排气凸轮相位器都可通过公共锁定控制阀控制，从而简化所述VCT系统。这样的方法特别适合于公共汽缸组上所述进气/排气凸轮轴的中间锁定，因为两个凸轮轴都在启动过程中保持在所述中间锁定位置。例如，在达到所需发动机转速和/或油压时，进气和排气门两个都被命令同时解锁。在这个实例之前，进气和排气凸轮轴保持在其各自中间锁定位置处。同样地，在发动机关闭期间，进气和排气凸轮轴两个都被发送到在公共实例下的中间锁定位置。
[0024]图1示出包括发动机的车辆的示意性描述。图2和图3示出图1中所示的发动机中可包括的示例VCT系统。图4示出示例发动机的图示,和图5至图6示出操作发动机的方法。
[0025]图1是示出多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，其可包括在车辆100的推进系统中，其中排气传感器126 (例如,空气-燃料传感器)可以用来确定由发动机10产生的排气的空气燃料比。所述空气燃料比(连同其他操作参数)可以用于发动机10在各种工况下的反馈控制。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和由通过输入装置130的来自车辆操作者132的输入进行控制。在此示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(即，燃烧室)可包括燃烧室壁32，其中活塞36位于其中。汽缸盖80联接至汽缸体82，以形成所述汽缸30。
[0026]活塞36可以联接至曲轴40，以便活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间传输系统联接至车辆的至少一个驱动车轮。另外，起动电动机可以通过飞轮联接至曲轴40,以启动发动机10的启动操作。
[0027]汽缸30可以通过进气道42接收来自进气歧管44的进气空气，并且可以通过排气道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以选择性地通过各自进气门52和排气门54与汽缸30连通。在一些实施例中，汽缸30可包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。包括节流板64的节气门62定位在所述进气道42中。所述节流阀经配置调整流入所述汽缸30的气流量。
[0028]在此示例中，进气门52和排气门54可以通过进气凸轮51和排气凸轮53致动。所述进气凸轮51和所述排气凸轮53的正时可以通过图2中所示的和本文更详细讨论的VCT系统200调整。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。
[0029]在提供被称为进气道喷射到汽缸30的进气端口上游的配置中示出布置在进气歧管44中的燃料喷射器66。燃料喷射器66可以喷射与通过电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例的燃料。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)传送到燃料喷射器66。在一些示例中，汽缸30可以替换地或另外包括以称为直接喷射的方式直接联接至汽缸30的用于喷射燃料直接到其中的燃料喷射器。
[0030]在选定操作模式下，点火系统88可以通过火花塞92提供点火火花到汽缸30，以响应于来自控制器12的提前点火信号SA。虽然示出火花点火组件，但是在一些实施例中，发动机10的汽缸30或一个或多个其他燃烧室可以在压缩点火模式下操作，带有或不带有点火火花。
[0031]排气传感器126也示出联接至在排放控制装置70上游的排气系统50的排气道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，如线性氧气传感器或UEGO (通用或宽域排气氧气)、双态氧气传感器或EG0、HEG0 (加热的EG0)、N0x、HC或CO传感器。在一些示例中，排气传感器126可以是多个定位在所述排气系统中的排气传感器中的第一个。例如，额外的排气传感器可以定位在排放控制装置70的下游。
[0032]排放控制装置70被示出沿着排气传感器126下游的排气道48布置。排放控制装置70可以是三元催化剂(TWC)、NOx收集器、各种其他排放控制装置，或它们的组合。在一些示例中，排放控制装置70可以是多个定位在所述排气系统中的排放控制装置中的第一个。在一些示例中，在发动机10的运行中，通过在特定空气/燃料比内操作发动机的至少一个汽缸，可以定期重置排放控制装置70。
[0033]控制器12示于图1中作为微型计算机，包括微型处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(1/0)104、用于在此特定示例中显示为只读存储器(R0M)106 (例如，存储器片)的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和数据总线。控制器12可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号(除了先前讨论的那些信号以外)，其包括来自空气质量流量传感器120的进气空气质量流量(MAF)的测量；来自连接到冷却套筒114的温度传感器112的冷却液温度(ECT);来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节流阀位置传感器的节气门位置(TP);和来自传感器122的歧管绝对压力信号(MAP)。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供所述进气歧管中的真空或压力的指示。应当注意的是，可以使用上述传感器的各种组合，如无MAP传感器的MAF传感器，反之亦然。在化学计量运行中，所述MAP传感器可以给予发动机转矩的指示。另外，这个传感器连同所检测到的发动机转速可以提供导入所述汽缸的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的传感器118可以产生所述曲轴每转一圈预定数量的等距间隔的脉冲。
[0034]在操作过程中，所述发动机10中的汽缸30通常经历四冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在多汽缸发动机中，所述四冲程循环可以在其他燃烧室中进行。一般地，在所述进气冲程中，排气门54关闭并进气门52打开。例如，空气通过进气歧管导入汽缸30内，并且活塞36移动到所述燃烧室的底部，以便增加汽缸30内的容积。活塞36靠近所述燃烧室的底部并且在其冲程结束(例如，当汽缸30处于其最大容积时)的位置通常被本领域的技术人员称为下止点(BDC)。在所述压缩冲程中，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向所述汽缸盖移动，以便压缩汽缸30内的空气。活塞36在其冲程结束时和最接近所述汽缸盖的点通常被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的进程中，燃料导入所述燃烧室内。在以下称为点火的进程中，所喷射的燃料是由已知的点火装置(如火花塞92)点燃，从而导致燃烧。另外或可替换地，可以使用压缩来点燃所述空气/燃料混合物。在所述膨胀冲程中，膨胀的气体推动活塞36返回到BDC。曲轴可以将活塞运动转换成所述旋转轴的旋转转矩。最后，在所述排气冲程中，排气门54打开，以释放所燃烧的空气-燃料混合物到排气歧管，并且所述活塞返回到TDC。应当注意的是，上面仅仅作为示例加以描述，并且进气和排气门打开和/或关闭正时可发生变化，以便提供正的或负的气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。另外或可替换地，压缩点火可在所述汽缸30中实施。将理解的是，上述四冲程燃烧进程中的进气和排气门的正时可以(如果需要)通过图2中所示的VCT系统200调整。
[0035]图2示出包括其中包含VCT系统200的示例发动机10的示意性描述。在所述发动机10的顶视图中，具有的汽缸盖80连接到汽缸体82。如前面所讨论的，汽缸可以通过所述汽缸盖和所述汽缸体的连接形成。在所描述的示例中，所述发动机10包括第一汽缸202和第二汽缸204。然而，已经设想了具有替代汽缸数的发动机。图1中所示的汽缸30可以是图2中所示的第一汽缸202或第二汽缸204。[0036]所述第一汽缸202包括进气门206和排气门208。同样地，所述第二汽缸204包括进气门210和排气门212。图1中所示的进气门52可以是所述进气门(206和210)中的任意一个。同样地，图1中所示的排气门54可以是所述排气门(208和212)中的任意一个。
[0037]图2中所示的发动机10进一步包括进气凸轮轴214，该进气凸轮轴214具有经配置循环地致动所述进气门206的第一进气凸轮216和经配置循环地致动所述进气门210的第二进气凸轮218。因此，所述进气凸轮可打开或关闭所述进气门。图1中所示的进气凸轮51可以是第一进气凸轮216或第二进气凸轮218。
[0038]轴承220可以联接至所述进气凸轮轴214。所述轴承220经配置起动所述进气曲轴214的旋转。联接至(例如，至少部分包封)所述轴承的轴承盖可以提供对所述轴承和因此进气凸轮轴的支撑。
[0039]所述发动机进一步包括排气凸轮轴222，其具有经配置循环地致动所述排气门208的第一排气凸轮224和经配置循环地致动所述排气门212的第二排气凸轮226。所述进气凸轮轴214和所述排气凸轮轴222可旋转地联接至图1中所示的曲轴40。可以使用带、链、链轮齿和/或其他合适的联接机构旋转地联接所述凸轮轴至所述曲轴。
[0040]继续图2，轴承228可以联接至所述排气凸轮轴222。所述轴承228经配置启动所述排气凸轮轴222的旋转。联接至(例如，至少部分包封)所述轴承的轴承盖可提供对所述轴承和因此排气凸轮轴的支撑。所述排气凸轮可打开和关闭所述排气门。虽然图2中所描述的示例发动机10包括每缸两阀门。已经设想了其他气门配置。例如，每个汽缸可包括每缸四个或更多气门。
[0041]所述VCT系统200包括进气门正时致动器230 (例如，进气凸轮相位器)和排气门正时致动器232 (例如，排气凸轮相位器)。所述进气门正时致动器230经配置调整所述进气凸轮轴214和因此所述进气门(206和210)的正时(例如，提前和/或延迟)。此外，所述进气门正时致动器230可旋转地联接至所述进气凸轮轴214。同样地，所述排气门正时致动器232经配置调整所述排气凸轮轴222和因此所述排气门(208和212)的正时(例如，提前和/或延迟)。此外，所述排气门正时致动器232可旋转地联接至所述排气凸轮轴222。
[0042]所述进气门正时致动器230包括进气致动器外壳234和进气致动器转子236。在一些示例中，所述进气致动器转子236可固定地联接至所述进气凸轮轴214。也就是说，所述进气致动器转子和所述进气凸轮轴之间的相对位置不改变。同样地，所述排气门正时致动器232包括排气致动器外壳238和排气致动器转子240。
[0043]所述进气门正时致动器230进一步包括进气致动器中间锁定机构242。所述进气致动器中间锁定机构242可包括销244。在一些示例中，所述销可以是弹簧加载的。所述进气致动器中间锁定机构242经配置在完全提前和完全延迟之间的中间锁定位置(例如，中间位置)锁定和解锁所述进气门正时致动器230。将会理解的是，所述进气致动器中间锁定机构242也可经配置从所述中间锁定位置释放具有所述进气致动器外壳234的进气致动器转子236。
[0044]所述排气门正时致动器232进一步包括排气致动器中间锁定机构246。所述排气致动器中间锁定机构可包括销248。在一些示例中，所述销可以是弹簧加载的。所述排气致动器中间锁定机构246经配置在完全提前和完全延迟之间的中间锁定位置(例如，中间位置)锁定和解锁所述排气门正时致动器232。将会理解的是，所述排气致动器中间锁定机构246也可经配置从所述中间锁定位置释放具有所述排气致动器外壳238的排气致动器转子240。
[0045]公共锁定控制阀250也包含在所述VCT系统200中。所述公共锁定控制阀250可以是液压公共锁定控制阀250。具体地，在一个示例中，所述公共锁定控制阀250可以是公共锁定控制电磁阀。所述公共锁定控制阀250经配置控制所述进气致动器中间锁定机构242和所述排气致动器中间锁定机构246。当公共锁定控制阀用于控制进气和排气致动器中间锁定机构时，在与每锁定机构可包括一个或多个控制阀的现有VCT系统相比较时所述VCT系统的复杂性降低。当使用单个锁定控制阀时，所述VCT系统的成本和尺寸也可降低。
[0046]箭头252表示所述公共锁定控制阀250和所述进气致动器中间锁定机构242之间的液压连接。同样地，箭头254表示所述公共锁定控制阀250和所述排气致动器中间锁定机构246之间的液压连接。因此，箭头252可表示进气液压控制通道，并且箭头254可表示排气液压控制通道。在一些示例中，所述进气液压控制通道和所述排气液压控制通道可具有等效长度。液压控制通道长度可以是该通道的线长度，也就是说，从该通道的入口到该通道的出口的横穿该控制通道的流体外壳(flow enclosure)的中心的线长度。在通道具有圆形或椭圆形横截面的情况下，所述线长度可以是控制通道的中心轴线的长度。然而，在其他示例中，所述进气液压控制通道的长度和所述排气液压控制通道的长度可以是在彼此的5%或10%内。因此，在一些示例中，每个所述液压通道长度不能超过可由针对所需操作的一些控制阀指定的阈值。因此，当所述液压控制通道长度是在彼此的5%或10%内或者基本相等时，中间锁定操作可以得到改善。然而，将会理解的是，在其他示例中，其他控制阀可能不具有阈值液压控制通道长度。
[0047]油可以用作所述液压通道中的工作流体。在这样的一个示例中，所述液压控制通道可被称为液压油控制通道。然而，在其他示例中可以使用其他液压流体。此外，所述公共锁定控制阀250可具有与所述进气液压控制通道和所述排气液压控制通道流体连通(例如，直接流体连通)的单一出口，或者在其他示例中，可以为所述进气和排气液压控制通道提供分开的出口。在一些示例中，可包含在所述液压控制通道(252和254)中的油可以从发动机润滑系统得到供给。所述发动机润滑系统可经配置向所述发动机中的多个组件提供润滑，并包括油盘、油泵等。
[0048]所述VCT系统200可进一步包括进气致动器提前锁定机构256、进气致动器延迟锁定机构258、排气致动器提前锁定机构260和排气致动器延迟锁定机构262。前述提前锁定机构(256和260)的每个都可经配置基本锁定相应气门正时致动器在提前位置(例如，完全提前)。此外，前述延迟锁定机构(258和262)的每个都可经配置基本锁定相应气门正时致动器在延迟位置(例如，完全延迟)。将会理解的是，所述提前和延迟锁定机构也可被解锁。所述提前和/或延迟锁定机构中的一个或多个可包括销。
[0049]在一些示例中，所述公共锁定控制阀250可经配置控制所述提前锁定机构(256和260)和所述延迟锁定机构(258和262)的锁定和解锁功能。此外，将会理解的是，在其他示例中，前述提前锁定机构和延迟锁定机构可不包括在所述VCT系统200中。另外，在一些示例中，所述提前锁定机构和/或延迟锁定机构可以由与所述公共锁定控制阀250分开的一个或多个控制阀控制。此外，在一些示例中，所述VCT系统可以在发动机关闭期间锁定所述提前和/或延迟锁定机构。[0050]进气凸轮相位器控制阀264也可包含在所述VCT系统200中。所述进气凸轮相位器控制阀264经配置改变所述进气门正时致动器230，以调整(例如，离散地或连续地调整)所述凸轮位置和因此进气门正时。具体地，所述进气致动器转子236和所述进气致动器外壳234在所述进气门正时致动器230中的相对位置可被调整，以改变凸轮位置。箭头265表示所述进气凸轮相位器控制阀264和所述进气门正时致动器230之间的连接。在一些示例中，所述进气凸轮相位器控制阀264液压地控制所述进气门正时致动器230，因此箭头265可表示液压控制通道。然而，已经设想了其他控制技术。
[0051]此外，排气凸轮相位器控制阀266可以包含在所述VCT系统200中。所述排气凸轮相位器控制阀266经配置改变所述排气门正时致动器232，以调整(例如，离散地或连续地调整)所述凸轮位置和因此排气门正时。具体地，所述排气致动器转子240和所述排气致动器外壳238在所述排气门正时致动器232中的相对位置可被调整，以改变凸轮位置(例如，相位)。箭头267表示所述排气凸轮相位器控制阀266和所述排气门正时致动器232之间的连接。在一些示例中，所述排气凸轮相位器控制阀266液压地控制所述排气门正时致动器232，因此箭头267可表示液压控制通道。然而，已经设想了其他控制技术。
[0052]所述进气凸轮相位器控制阀264和/或所述排气凸轮相位器控制阀266可以是液压控制阀(例如，电磁阀)。再次，可以从发动机润滑系统供给的油可以用作前述控制阀中的液压流体。然而，已经设想了其他液压控制技术。
[0053]控制器12与通过箭头268表示的公共锁定控制阀250电子连通。同样地，所述控制器12与通过箭头270表示的排气凸轮相位器控制阀266和通过箭头272表示的进气凸轮相位器控制阀264电子连通。
[0054]所述控制器12可经配置通过所述公共锁定控制阀250调整所述中间锁定机构(242和246)。具体地，在一些示例中，所述中间锁定机构可具有在锁定位置的默认位置。也就是说，没有来自所述公共锁定控制阀250的输入，所述中间锁定机构(242和246)可恢复到锁定位置。因此，在一些示例中，所述公共锁定控制阀250可经单独配置解锁所述中间锁定机构(242和246)。然而，已经设想了替代的中间锁定机构功能。例如，所述中间锁定机构的默认位置可以是在解锁位置，或者所述中间锁定机构可不具有默认位置。所述控制器12也可经配置调整所述进气凸轮相位器控制阀264和所述排气凸轮相位器控制阀266，以改变所述进气和排气门正时。特别地，所述控制器12可经配置控制所述公共锁定控制阀250，以根据发动机工况锁定和解锁所述进气和排气致动器中间锁定机构(242和246)。将会理解的是，在其他示例中，与控制器12分开的专用气门正时控制器可以设置在所述发动机10中，以实施前述气门正时调整功能。另外，将会理解的是，所述控制器12可经配置实施本文所描述的方法和程序，以及其他变体。
[0055]图3示出另一示例发动机10。如图所示，图3中的发动机10包括第一汽缸组300和第二汽缸组302。每个汽缸组都可包括一个或多个汽缸。具体地，在一些示例中，所述第一和第二汽缸组(300和302)每个都可具有与图2中描述的发动机类似的配置。因此，将会理解的是，图3中未示出的汽缸组中可以包含额外的组件，如凸轮轴、凸轮、轴承、汽缸、阀等。
[0056]如图所示，所述第一汽缸组300包括进气门正时致动器304和排气门正时致动器306。同样地，所述第二汽缸组302包括进气门正时致动器308和排气门正时致动器310。所述气门正时致动器的每个都可以上面就图2讨论的气门正时致动器类似的方式起作用。因此，每个所述气门正时致动器都包括外壳312和转子314。
[0057]每个所述气门正时致动器(304、306、308和310)也都可包括中间锁定机构316。图3中所示的中间锁定机构316可具有与图2中所示的中间锁定机构类似的功能。因此，所述中间锁定机构316可经配置锁定其各自气门正时致动器在完全提前和完全延迟之间的中间锁定位置。
[0058]图3中也示出了公共锁定控制阀320。所述公共锁定控制阀320可以定位在所述第一汽缸组300和所述第二汽缸组302之间的凹陷322。此外，所述公共锁定控制阀320可经配置控制调整(例如，图3中所示的所有中间锁定机构316的锁定和/或解锁)。以这种方式，当与可以使用四个或更多控制阀来控制所述中间锁定机构(例如，每中间锁定机构一个或多个控制阀)的操作的其他VCT系统相比较时，所述发动机中的部件的数量减少。然而，在其他示例中，所述公共锁定控制阀320可经配置单独控制所述进气中间锁定机构或所述排气中间锁定机构。此外，所述控制器12可经配置发送控制信号到所述公共锁定控制阀320。
[0059]将会理解的是，所述发动机组中的汽缸可以布置在一些合适的配置(例如，相对位置)中。例如，相对汽缸组中的汽缸可以布置在相对于彼此的非直线角度。这个配置可称为V形配置。然而，在其他示例中，所述汽缸组可以布置在水平对置的配置中。更进一步地，在其他示例中，所述汽缸可以布置在直列式配置中。
[0060]图4示出包括示例汽缸盖80的示例发动机10的图示。描述了示例公共锁定控制阀250。所述公共锁定控制阀250安装在所述汽缸盖80并且具体地安装在所描述示例中的汽缸盖凸轮轴轴承上。然而，如在所述汽缸体、前发动机罩或其他合适发动机组件中，已经设想了其他公共锁定控制阀位置。此外，也示出了所述进气凸轮相位器控制阀264和所述排气凸轮相位器控制阀266。在所描述的示例中，所述公共锁定控制阀250、所述进气凸轮相位器控制阀264和所述排气凸轮相位器控制阀266定位在所述发动机10的前端450的附近。然而，在其他示例中，所述公共锁定控制阀250、所述进气凸轮相位器控制阀264和/或所述排气凸轮相位器控制阀266可以位于其他合适位置，如所述发动机10的后端。
[0061]还示出所述进气门正时致动器230和所述排气门正时致动器232。所述气门正时致动器一般通过箱描述。然而，将会理解的是，所述致动器具有未说明的额外复杂性。还示出液压控制通道(252和254)。如图所示，所述液压控制通道(252和254)被引导通过并且横穿所述汽缸盖80的一部分。然而，也已经设想了外部液压控制通道的引导。所述进气凸轮轴214和所述排气凸轮轴222也示于图4中。如图所示，轴承盖410包围所述进气凸轮轴214。所述轴承盖410可支撑轴承，如轴承412。此外，轴承盖414包围所述排气凸轮轴222。所述轴承盖414可支撑轴承，如轴承416。
[0062]图1-图4提供了一种发动机系统,其包括包含第一致动器中间锁定机构的第一气门正时致动器、包含第二致动器中间锁定机构的第二气门正时致动器、控制所述第一致动器中间锁定机构和所述第二致动器中间锁定机构的公共液压锁定控制阀、与所述公共液压锁定控制阀和所述第一致动器中间锁定机构流体连通的第一液压控制通道和与所述公共液压锁定控制阀和所述第二致动器中间锁定机构流体连通的第二液压控制通道。
[0063]图1-图4也提供了一种发动机系统，其包括包含第三致动器中间锁定机构的第三气门正时致动器、包含第四致动器中间锁定机构的第四气门正时致动器、与所述公共液压锁定控制阀和所述第三致动器中间锁定机构流体连通的第三液压控制通道和与所述公共液压锁定控制阀和所述第四致动器中间锁定机构流体连通的第四液压控制通道，所述公共液压锁定控制阀控制所述第三致动器中间锁定机构和所述第四致动器中间锁定机构。
[0064]图5示出一种操作发动机的方法500。该方法可以由上面就图1至图4描述的发动机、系统、组件等设施，或者可以由另一合适发动机、系统和组件实施。
[0065]在502，该方法包括用进气门正时致动器和排气门正时致动器操作具有独立可变进气和排气门正时的发动机。用进气门正时致动器和排气门正时致动器操作具有独立可变进气和排气门正时的发动机可包括:在504，用进气凸轮相位器控制阀提前和延迟进气门正时致动器；和在506，用排气凸轮相位器控制阀提前和延迟排气门正时致动器。因此，所述发动机可以通过进气凸轮相位器控制阀和排气凸轮相位器控制阀与公共锁定控制阀不同地用可变进气和排气门正时操作。在一些示例中，所述进气和排气正时致动器可以从中间锁定位置提前和延迟。
[0066]在508,该方法包括锁定所述进气和排气门正时致动器二者在中间锁定位置。在一些示例中，该方法可包括在508后和在510前用锁定在所述中间锁定位置的进气和排气门正时致动器二者启动该发动机。
[0067]接着在510，该方法包括通过公共锁定控制阀解锁所述进气和排气门正时致动器二者。在一些示例中，所述公共锁定控制阀可以是电磁阀。此外，步骤508可以在启动发动机操作期间实施，并且步骤510可以在该发动机超过阈值速度之后实施。具体地，在一个示例中，可在启动发动机操作之前在先前发动机关闭期间发生锁定，并且可在发动机输出超过所述启动发动机操作的阀值速度之后实施解锁。
[0068]在512，该方法包括选择性地将所述进气门正时致动器和所述排气门正时致动器中的至少一个锁定在提前或延迟位置。
[0069]图6不出一种操作发动机的方法600。该方法可以由上面就图1至图4描述的发动机、系统、组件等实施，或者可以由另一合适发动机、系统和组件实施。
[0070]在第一工况下，该方法包括:在602，将进气门正时致动器和排气门正时致动器二者锁定在中间锁定位置，所述致动器在公共汽缸组上。如上面就图5讨论的，在一些示例中，在从所述中间锁定位置解锁所述进气和排气门正时致动器之前，该发动机可以用锁定在所述中间锁定位置的进气和排气门正时致动器启动。
[0071]在第二工况下，该方法包括:在604，通过公共锁定控制阀从所述进气和排气门正时致动器解锁所述进气和排气门正时致动器二者；和在606，用所述进气门正时致动器提前和延迟进气门正时。此外，在所述第二工况下，该方法包括:在608，用所述排气门正时致动器提前和延迟排气门正时。将会理解的是，在一些示例中，所述进气门正时可以从所述中间锁定位置提前和延迟，和所述排气门正时可以从所述中间锁定位置提前和延迟。
[0072]所述第一工况可以是当发动机转速低于预定阈值时，和所述第二工况可以是当发动机转速高于该预定阈值时。所述第一工况可以是当该发动机执行启动操作时。换句话说，该发动机可以用在中间锁定位置的进气和排气门正时致动器启动。此外，如前面所讨论的，所述中间锁定为至可以与完全提前和完全延迟位置间隔开，和在完全提前和完全延迟位置之间，例如远离所述弯曲提前和完全延迟位置至少10%。此外，所述进气门正时致动器可以通过进气凸轮相位器控制阀提前或延迟，和所述排气门正时致动器可以通过排气凸轮相位器控制阀提前或延迟。
[0073]应当注意的是，本文包含的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置使用。本文所描述的具体例程可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种行动、操作或功能可能以所示的顺序、并行地或在一些省略的情况下执行。同样地，并不一定需要处理顺序来实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点，但是所述处理顺序的提供便于说明和描述。根据正在使用的特定策略，所示出的行动或功能中的一个或多个可以重复地执行。另外，所描述的行动可能通过图表表示编入所述发动机控制系统中的计算机可读存储介质内的代码。
[0074]将会理解的是，本文公开的配置和方法在本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不认为具有限制意义，因为可能有许多变化。例如，上述技术可以应用于V-6、1-3、1-4、1-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0075]下列权利要求特别指出视为新颖且非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可称为“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这样的权利要求应该理解为包括一个或多个这样的元素的合并，既不要求也不排除两个或更多这样的元素。可以通过本权利要求书的修订或通过这个或相关申请中的新权利要求书的呈现要求保护所公开的特征、功能、元素和/或属性的其他组合和子组合。无论与原权利要求相比在范围上更广泛、更窄、等同或不同的这种权利要求书也被视为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种发动机系统，包括: 包括第一致动器中间锁定机构的第一气门正时致动器； 包括第二致动器中间锁定机构的第二气门正时致动器； 控制所述第一致动器中间锁定机构和所述第二致动器中间锁定机构的公共液压锁定控制阀； 与所述公共液压锁定控制阀和所述第一致动器中间锁定机构流体连通的第一液压控制通道；和 与所述公共液压锁定控制阀和所述第二致动器中间锁定机构流体连通的第二液压控制通道。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第一气门正时致动器定位在第一汽缸组中，并且所述第二气门正时致动器定位在第二汽缸组中。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其中所述第一汽缸组中的汽缸相对于所述第二汽缸组中的相应汽缸以非直角布置，并且所述公共汽缸锁定控制阀定位在所述第一汽缸组和所述第二汽缸组之间的凹陷中。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第一气门正时致动器是进气凸轮相位器，并且所述第二气门正时致动器是排气凸轮相位器。
5.根据权利要求1所述的发动机系统，其进一步包括包含第三致动器中间锁定机构的第三气门正时致动器、包含第四致动器中间锁定机构的第四气门正时致动器、与所述公共液压锁定控制阀和所述第三致动器中间锁定机构流体连通的第三液压控制通道和与所述公共锁定控制阀和所述第四致动器中间锁定机构流体连通的第四液压控制通道，所述公共液压锁定控制阀控制所述第三致动器中间锁定机构和所述第四致动器中间锁定机构。
6.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第一和第二液压控制通道具有等效长度。
7.根据权利要求1所述的发动机系统，其进一步包括控制器，该控制器经配置根据发动机工况控制所述公共液压锁定控制阀锁定和解锁所述第一和第二致动器中间锁定机构二者。
8.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第一气门正时致动器包括第一致动器提前锁定机构和第一致动器延迟锁定机构，并且所述第二气门正时致动器包括第二致动器提前锁定机构和第二致动器延迟锁定机构。
9.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述第一致动器中间锁定机构固定包含在所述第一气门正时致动器中的第一致动器转子和第一致动器外壳的相对位置。
10.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述公共液压锁定控制阀被安装在所述汽缸盖中。
【文档编号】F02D13/00GK103807034SQ201310537579
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】J·C·汉肖, J·D·克劳, J·E·罗林格 申请人:福特环球技术公司