專利名稱：一種電控氣門的控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)制造領(lǐng)域，特別涉及一種發(fā)動機(jī)電控氣門的控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
目前對于柴油發(fā)動機(jī)來說，現(xiàn)有技術(shù)對于控制氣門正時的方式，是采用凸輪軸正時齒輪、凸輪軸及挺柱和搖臂機(jī)構(gòu)來對進(jìn)、排氣門進(jìn)行正時控制。受凸輪軸型線加工誤差的影響以及中間環(huán)節(jié)(如挺柱和搖臂)眾多因素的影響，各缸氣門正時開啟的誤差較大，而且發(fā)動機(jī)的機(jī)體在布置時需要留較大的空間給凸輪軸及傳動機(jī)構(gòu)的布置，不利于緊湊性的原則。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中缺陷，通過ECU來實(shí)現(xiàn)對氣門的電控有序控制，取消了傳統(tǒng)的必須依靠凸輪軸、挺柱和搖臂機(jī)構(gòu)來進(jìn)行傳動的方式。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種電控氣門的控制裝置，包括傳感器，用于采集凸輪軸正時齒輪的相位信號；ECU控制器，用于接收相位信號，并根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間，將氣門開啟、 關(guān)閉時間涉及的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電信號；執(zhí)行器，用于接收來自ECU控制器的電信號并有序地控制發(fā)動機(jī)各個氣門的開啟和關(guān)閉。其中，ECU控制器具體包括相位信號接收模塊，用于接收由傳感器采集的凸輪軸正時齒輪相位信號；計算模塊，用于根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間并形成相應(yīng)的數(shù)字信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為執(zhí)行器需要的電信號。其中，執(zhí)行器包括接插件，用于傳遞來自ECU控制器的電信號并控制執(zhí)行器中的線圈通電；還用于將氣門實(shí)際行程信號反饋給ECU控制器進(jìn)行實(shí)時對比修正；線圈托盤，套設(shè)于氣門的頂端，用于承托線圈；磁力組件，包括鐵芯、纏繞在鐵芯上的線圈以及磁鐵，磁鐵位于磁鐵固定托架上；線圈通電后控制鐵芯相對于磁鐵運(yùn)動從而控制所述氣門的開啟和關(guān)閉。其中，磁鐵固定托架中部設(shè)凸耳，凸耳的下部插入線圈托盤凸部的沉孔中，凸耳的上部套設(shè)第一彈簧，第一彈簧抵接在磁鐵固定托架和線圈托盤凸部之間。其中，氣門上套設(shè)第二彈簧，第二彈簧的上端通過氣門彈簧鎖夾組件固定在氣門上，第二彈簧的下端抵接在氣缸蓋上。優(yōu)選地，傳感器可以為霍爾傳感器。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種控制方法，包括如下步驟采集凸輪軸正時齒輪的相位信號；根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間并形成數(shù)字信號；將氣門開啟、關(guān)閉時間涉及的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電信號；執(zhí)行器通過所述電信號有序地控制發(fā)動機(jī)各個氣門的開啟和關(guān)閉。優(yōu)選地，還包括執(zhí)行器將氣門實(shí)際行程信號進(jìn)行反饋從而實(shí)時對比修正。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)各缸氣門運(yùn)動軌跡的精確控制，抗干擾能力強(qiáng)，同時減少了凸輪軸及搖臂傳動機(jī)構(gòu)，精簡了復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)，使發(fā)動機(jī)更為緊湊精巧，減少了因?yàn)闄C(jī)加工誤差及中間環(huán)節(jié)的傳遞誤差的影響；2、本發(fā)明通過E⑶控制器將采集到的凸輪軸正時齒輪的相位信號進(jìn)行計算、處理，進(jìn)而對輸入線圈的電流大小進(jìn)行控制，從而得到實(shí)時的需要的電磁力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對線圈托盤上下運(yùn)動的控制，再結(jié)合第一彈簧和第二彈簧實(shí)現(xiàn)對氣門上、下行程的有效控制；3、執(zhí)行器的接插件不僅可以為線圈輸入電流，還可及時將氣門的實(shí)際行程信號反饋給E⑶進(jìn)行對比計算，以利于E⑶對傳給氣門執(zhí)行器的電信號進(jìn)行適時修正，從而使E⑶ 對氣門的電控控制更加準(zhǔn)確、及時。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中電控氣門的控制流程示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例中電控氣門控制裝置中執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合附圖在其上標(biāo)記以下附圖標(biāo)記1-磁鐵，2-第一彈簧，3-接插件，4-磁鐵固定托架，41-托架凸耳，5_鐵芯，6-線圈，7-線圈托盤，71-托盤凸部，8-氣門，9-第二彈簧，10-氣缸蓋。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的一個具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式
的限制。本發(fā)明的電控氣門的控制裝置，通過ECU(即電子控制元件)的控制策略來實(shí)現(xiàn)對氣門的電控有序控制，從而改變了傳統(tǒng)上的必須依靠凸輪軸、搖臂機(jī)構(gòu)等來進(jìn)行傳動的方式。尤其適用于電控發(fā)動機(jī)。電控裝置可借用原有的凸輪軸正時齒輪傳感器(可采用霍爾傳感器)，和新增的 ECU控制策略(即在ECU中增加相應(yīng)的處理模塊)以及執(zhí)行器。傳感器采集來自凸輪軸正時齒輪的位置信號(即相位信號)，在原有ECU控制器的基礎(chǔ)上增加對上述相位信號的處理模塊，處理模塊將采集的信號進(jìn)行處理、計算并轉(zhuǎn)換成電信號后發(fā)給執(zhí)行器，通過執(zhí)行器來控制氣門的開啟和關(guān)閉時間，執(zhí)行器安裝在各缸的氣門頂端處。裝置實(shí)施例如圖1所示，本發(fā)明的電控氣門控制裝置包括傳感器，該傳感器用于采集凸輪軸正時齒輪的相位信號；ECU控制器，該控制器具體包含相位信號接收模塊(用于接收由傳感器采集的凸輪軸正時齒輪相位信號)、計算模塊(用于根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間并形成相應(yīng)的數(shù)字信號)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為執(zhí)行器需要的電信號；執(zhí)行器，該執(zhí)行器用于接收來自 ECU控制器的電信號并有序地控制發(fā)動機(jī)各個氣門的開啟和關(guān)閉，以及控制氣門的運(yùn)動規(guī)律，從而實(shí)現(xiàn)氣門的所需的運(yùn)動軌跡。該控制裝置抗干擾能力強(qiáng)。
進(jìn)一步如圖2所示，上述執(zhí)行器具體包括接插件3，接插件3用于傳遞來自ECU控制器的電信號并控制執(zhí)行器中的線圈通電，同時還可用于將氣門實(shí)際行程信號反饋給ECU 控制器進(jìn)行實(shí)時對比修正；線圈托盤7套設(shè)于氣門的頂端，用于承托線圈6 ；由鐵芯5、線圈 6及磁鐵1組成的磁力組件線圈6纏繞在鐵芯5上，磁鐵1位于磁鐵固定托架4上，磁鐵固定托架4的中部設(shè)凸耳41，凸耳41的下部插入線圈托盤凸部71的沉孔中，凸耳41的上部套設(shè)第一彈簧2，第一彈簧2抵接在磁鐵固定托架4和線圈托盤凸部71之間，氣門8上套設(shè)第二彈簧9，第二彈簧9的上端通過氣門彈簧鎖夾組件(彈簧鎖夾組件為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再詳述)固定在氣門8上，第二彈簧的下端抵接在氣缸蓋上。線圈有電流輸入后使得磁力組件產(chǎn)生電磁力，電磁力的計算公式為F = BIL (其中F是導(dǎo)體上的電磁力，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度，I為導(dǎo)體內(nèi)流過的電流，L為導(dǎo)體的有效長度)，該電磁力可控制鐵芯相對于磁鐵運(yùn)動從而帶動線圈托盤7、氣門8整體運(yùn)動，控制氣門的開啟和關(guān)閉。氣門8運(yùn)動過程中，上述第一彈簧2和第二彈簧9將配合對氣門上、下行程進(jìn)行有效控制。本發(fā)明的電控氣門控制裝置可實(shí)現(xiàn)各缸氣門運(yùn)動軌跡的精確控制，抗干擾能力強(qiáng)，同時減少了凸輪軸及搖臂傳動機(jī)構(gòu)，精簡了復(fù)雜的傳動機(jī)構(gòu)，使發(fā)動機(jī)更為緊湊精巧， 減少了因?yàn)闄C(jī)加工誤差及中間環(huán)節(jié)的傳遞誤差的影響。方法實(shí)施例本發(fā)明的控制方法包括如下步驟步驟1，傳感器采集凸輪軸正時齒輪的相位信號；步驟2，ECU控制器根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要(即氣門升程對應(yīng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)角的要求)，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間并形成數(shù)字信號；步驟3，ECU控制器將氣門開啟、關(guān)閉時間涉及的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電信號，并發(fā)出控制指令；步驟4，執(zhí)行器通過該電信號的控制指令直接對輸出的電磁力的大小進(jìn)行控制，從而有序地控制發(fā)動機(jī)各個氣門的開啟和關(guān)閉；步驟5，氣門在運(yùn)動過程中，執(zhí)行器將氣門實(shí)際行程信號反饋給ECU控制器，在ECU 控制器中將氣門實(shí)際行程與預(yù)設(shè)的標(biāo)定行程進(jìn)行對比，從而實(shí)時進(jìn)行修正。本發(fā)明的控制方法通過ECU控制器將采集到的凸輪軸正時齒輪的相位信號進(jìn)行計算、處理，進(jìn)而對輸入線圈的電流大小進(jìn)行控制，從而得到實(shí)時的需要的電磁力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對線圈托盤上下運(yùn)動的控制，再結(jié)合第一彈簧和第二彈簧實(shí)現(xiàn)對氣門上、下行程的有效控制；執(zhí)行器的接插件不僅可以為線圈輸入電流，還可及時將氣門的實(shí)際行程信號反饋給 E⑶進(jìn)行對比計算，以利于E⑶對傳給氣門執(zhí)行器的電信號進(jìn)行適時修正，從而使E⑶對氣門的電控控制更加準(zhǔn)確、及時。以上公開的僅為本發(fā)明的一個具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種電控氣門的控制裝置，其特征在于，包括 傳感器，用于采集凸輪軸正時齒輪的相位信號；ECU控制器，用于接收所述相位信號，并根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要， 計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間，將氣門開啟、關(guān)閉時間涉及的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電信號；執(zhí)行器，用于接收來自ECU控制器的所述電信號并有序地控制發(fā)動機(jī)各個氣門的開啟和關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控氣門的控制裝置，其特征在于，所述ECU控制器具體包括相位信號接收模塊，用于接收由傳感器采集的凸輪軸正時齒輪相位信號； 計算模塊，用于根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間并形成相應(yīng)的數(shù)字信號；數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，用于將所述數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為所述執(zhí)行器需要的電信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的，其特征在于，所述執(zhí)行器包括接插件，用于傳遞來自ECU控制器的電信號并控制執(zhí)行器中的線圈通電；還用于將氣門實(shí)際行程信號反饋給ECU控制器進(jìn)行實(shí)時對比修正； 線圈托盤，套設(shè)于氣門的頂端，用于承托所述線圈；磁力組件，包括鐵芯、纏繞在鐵芯上的所述線圈以及磁鐵，磁鐵位于磁鐵固定托架上； 所述線圈通電后控制鐵芯相對于磁鐵運(yùn)動從而控制所述氣門的開啟和關(guān)閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電控氣門的控制裝置，其特征在于，所述磁鐵固定托架中部設(shè)凸耳，凸耳的下部插入線圈托盤凸部的沉孔中，凸耳的上部套設(shè)第一彈簧，第一彈簧抵接在磁鐵固定托架和所述線圈托盤凸部之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電控氣門的控制裝置，其特征在于，所述氣門上套設(shè)第二彈簧，第二彈簧的上端通過氣門彈簧鎖夾組件固定在氣門上，第二彈簧的下端抵接在氣缸蓋上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電控氣門的控制裝置，其特征在于，所述傳感器為霍爾傳感ο
7.一種電控氣門的控制方法，其特征在于，包括如下步驟 采集凸輪軸正時齒輪的相位信號；根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間并形成數(shù)字信號；將氣門開啟、關(guān)閉時間涉及的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電信號； 執(zhí)行器通過所述電信號有序地控制發(fā)動機(jī)各個氣門的開啟和關(guān)閉。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電控氣門的控制方法，其特征在于，還包括執(zhí)行器將氣門實(shí)際行程信號進(jìn)行反饋從而實(shí)時對比修正。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電控氣門的控制裝置，包括傳感器，用于采集凸輪軸正時齒輪的相位信號；ECU控制器，用于接收所述相位信號，并根據(jù)配氣相位的計算數(shù)據(jù)和氣門升程的需要，計算發(fā)動機(jī)各缸的氣門開啟時間和氣門關(guān)閉時間，將氣門開啟、關(guān)閉時間涉及的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電信號；執(zhí)行器，用于接收來自ECU控制器的所述電信號并有序地控制發(fā)動機(jī)各個氣門的開啟和關(guān)閉。本發(fā)明還公開了一種與上述控制裝置相應(yīng)的控制方法。本發(fā)明通過ECU來實(shí)現(xiàn)對氣門的電控有序控制，取消了傳統(tǒng)的必須依靠凸輪軸、挺柱和搖臂機(jī)構(gòu)來進(jìn)行傳動的方式，既精簡了傳動機(jī)構(gòu)，同時控制更為準(zhǔn)確、及時。
文檔編號F02D13/02GK102536474SQ20101060717
公開日2012年7月4日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者蔡小偉, 陳劍濤 申請人:廣西玉柴機(jī)器股份有限公司