專利名稱：可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是有關(guān)于一種致動(dòng)器的控制技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其為針對(duì)致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)延遲造成的時(shí)刻誤差的控制。
背景技術(shù)：
由于發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門系統(tǒng)對(duì)控制時(shí)刻的精確度具有較高的要求，但是電液控制系統(tǒng)的核心是快速換向閥的控制，快速換向閥的精確控制受到溫度、電壓變化，例如線圈的阻抗隨著溫度的變化而變化，工作電壓隨著汽車打開電器的多少而變化等情況，導(dǎo)致同樣控制信號(hào)下控制快速換向閥的實(shí)際工作電流可能不同，電磁閥動(dòng)作不準(zhǔn)確。同時(shí)，快速換向閥和油缸運(yùn)動(dòng)還受到系統(tǒng)油壓、工作油粘度隨著溫度發(fā)生變化的影響，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)阻力變化從而影響到電磁閥動(dòng)作。該種變化導(dǎo)致的直接問題是發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門開啟時(shí)刻受到上述各種因素的影響，這種影響導(dǎo)致可變氣門實(shí)際運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)于參考信號(hào)具有一定的延遲時(shí)間，延遲時(shí)間還隨著各種外在因素的變化而變化。通過對(duì)可變氣門的開關(guān)時(shí)刻的計(jì)算和循環(huán)間修正控制可以有效地消除系統(tǒng)油壓、工作介質(zhì)粘度及電壓等因素變化或波動(dòng)對(duì)可變氣門開關(guān)時(shí)刻的影響，達(dá)到對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門系統(tǒng)對(duì)控制時(shí)刻的精確度具有較高的要求。其中，上述循環(huán)是指發(fā)動(dòng)機(jī)熱力學(xué)循環(huán)。在目前的相關(guān)系統(tǒng)中，多使用閉環(huán)控制的方法解決可變氣門開關(guān)時(shí)刻一致性及重復(fù)性的問題，閉環(huán)控制對(duì)硬件系統(tǒng)要求高，比如需要高精度及高響應(yīng)的位移傳感器，成本較高、控制難度大、魯棒性差，這些直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)可變氣門系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其為針對(duì)致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)延遲造成的時(shí)刻誤差的精準(zhǔn)控制。本實(shí)用新型提出一種可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，包括致動(dòng)器、致動(dòng)換向閥、電子控制單元及位移傳感器。所述電子控制單元與致動(dòng)換向閥電性連接。所述位移傳感器與所述電子控制單元連接。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)還包括啟動(dòng)換向閥，所述電子控制單元電性連接至啟動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制單元還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元及氣門控制單元；所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元與所述位移傳感器連接；所述氣門控制單元連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元，同時(shí)所述氣門控制單元連接至啟動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)還包括電動(dòng)液壓泵，所述電子控制單元電性連接至電動(dòng)液壓泵源驅(qū)動(dòng)輸出。
在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制單元還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元及氣門控制單元；所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元與所述位移傳感器連接；所述氣門控制單元連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元，同時(shí)所述氣門控制單元連接至電動(dòng)液壓泵源驅(qū)動(dòng)輸出。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述電子控制單元還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元及氣門控制單元；所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元與所述位移傳感器連接；所述氣門控制單元連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元，同時(shí)所述氣門控制單元連接至致動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述啟動(dòng)換向閥為二位三通閥。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述致動(dòng)換向閥為二位四通閥。本實(shí)用新型所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)可以保證氣門開啟/關(guān)閉的目標(biāo)時(shí)刻與氣門開啟/關(guān)閉的實(shí)際時(shí)刻差別降到最小，消除影響氣門時(shí)刻控制的因素，從而保證可變氣門開啟/關(guān)閉時(shí)刻的精準(zhǔn)控制。上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本實(shí)用新型的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。

圖1為本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的液壓致動(dòng)器的控制系統(tǒng)示意圖。圖2為圖1所示液壓致動(dòng)器的彈簧控制油缸在大升程工況、而氣門開啟到最大時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖1所示液壓致動(dòng)器的彈簧控制油缸在大升程工況、而氣門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為用可變氣門控制延 遲時(shí)間計(jì)算原理示意圖。圖5為用可變氣門開啟延遲時(shí)間算法框圖。圖6為用可變氣門關(guān)閉延遲時(shí)間算法框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不以此實(shí)施例為限。請(qǐng)參閱圖1至圖3，本實(shí)用新型實(shí)施例所述的氣門控制系統(tǒng)，包括:致動(dòng)器10、位移傳感器961、電子控制單元90、致動(dòng)換向閥81、啟動(dòng)換向閥82、高壓液壓源70、低壓液壓源(圖未示)。致動(dòng)器10包括殼體200，在該殼體中，沿著縱向軸線110并且沿第二方向，即在附圖中從頂部至底部的方向，具有啟動(dòng)端口 260、空腔250、第一控制孔271、第一上端口 211、第二上端口 212、致動(dòng)油缸230、流體旁路240、第二下端口 222、第一下端口 221、第二控制孔272，以及設(shè)置在空腔250里的第一彈簧系統(tǒng)、設(shè)置在第一控制孔271中的第一活塞桿410、設(shè)置在致動(dòng)油缸230和流體旁路240中的致動(dòng)活塞300、設(shè)置在第二控制孔中的第二活塞桿420 ;以及第二彈簧系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)氣門700。所述第一活塞桿410以接近所述致動(dòng)活塞300的順序即沿第一方向，在附圖中從底部至頂部的方向上依次包括第一活塞桿第一頸411、第一活塞桿第一軸肩412、第一活塞桿第二頸413和第一活塞桿第二軸肩414。所述第二活塞桿420以接近所述致動(dòng)活塞300的順序即沿第二方向在附圖中從頂部至底部的方向上依次包括第二活塞桿第一頸421、第二活塞桿第一軸肩422、第二活塞桿第二頸423和第二活塞桿第二軸肩424。在致動(dòng)油缸230中，具有由致動(dòng)油缸第一端部231和致動(dòng)活塞第一表面310限定的第一流體空間和由致動(dòng)油缸第二端部232和致動(dòng)活塞第二表面320限定的第二流體空間。第一端部231和第二端部232之間為致動(dòng)油缸230，第一邊緣241和第二邊緣242之間為流體旁路240，流體旁路240在致動(dòng)油缸230的大部長度上提供液壓短接。通過該液壓短接，流體可以在第一流體空間和第二流體空間之間以基本上很低的阻力流動(dòng)，并且整個(gè)致動(dòng)油缸230處于基本上相等的壓力。當(dāng)致動(dòng)活塞300第一表面310在第一方向上超過旁路第一邊緣241，或者致動(dòng)活塞300第二表面320在第二方向上超過旁路第二邊緣242時(shí)，液壓短接都不起作用。旁路第一邊緣241和致動(dòng)油缸第一端部231之間的縱向空間為第一有效油壓腔。旁路第二邊緣242和致動(dòng)油缸第二端部232之間的縱向空間為第二有效油壓腔，當(dāng)致動(dòng)活塞300沒有與第一有效油壓腔和第二有效油壓腔中任何之一接合時(shí)，流體旁路240是有效的。所述第一彈簧系統(tǒng)包括上驅(qū)動(dòng)彈簧512、彈簧座514、彈簧控制油缸缸體513和柱塞514，所述上驅(qū)動(dòng)彈簧512連接所述彈簧座514和彈簧控制油缸缸體513，所述彈簧座514與所述第一活塞桿410連接，之間可通過半環(huán)515固定，所述彈簧控制油缸缸體513中有一油腔5133，所述柱塞514安裝在所述油腔5133中，所述柱塞514中有一流道5141連通所述油腔和啟動(dòng)端口 260。本實(shí)示例中設(shè)計(jì)上驅(qū)動(dòng)彈簧512頂置且與第一活塞桿410同心，柱塞514固定且內(nèi)有流道5141，為彈簧控制油缸缸體513壓縮上驅(qū)動(dòng)彈簧512時(shí)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向，配油。該結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):避免上驅(qū)動(dòng)彈簧512與第一活塞桿410重疊同心布置時(shí)，因彈簧控制裝置，例如附圖中的彈簧座511與彈簧有效工作行程引起的第一活塞桿410過長；減短了第一活塞桿410的長度，第一活塞桿410直徑能相應(yīng)減小，質(zhì)量輕，有效減小了整個(gè)致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)件質(zhì)量，提高了致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)速度，降低了能耗。上驅(qū)動(dòng)彈簧控制結(jié)構(gòu)緊湊，導(dǎo)向穩(wěn)定可靠，避免上驅(qū)動(dòng)彈簧512在壓縮時(shí)產(chǎn)生側(cè)向力。采用活塞桿的兩端與殼體支承結(jié)構(gòu)；使活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)獲得最大的有效支承長度，最大限度減小了活塞桿上的側(cè)向力矩，提高了致動(dòng)器運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。·所述第二彈簧系統(tǒng)包括氣門彈簧座521、氣門回位彈簧522、氣門導(dǎo)筒524和缸蓋體523，氣門彈簧座521和氣門桿730 —端連接，氣門桿730另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)氣門頭710連接，所述缸蓋體523位于氣門彈簧座521和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門頭710之間，氣門導(dǎo)筒524套裝缸蓋體上，氣門桿710從氣門導(dǎo)筒套中穿過，所述氣門回位彈簧522套裝在氣門桿730上并同時(shí)與缸蓋體523和氣門彈簧座521接觸。第二上端口 212連接有第一緩沖器，所述第一緩沖器包括并列的第一單向閥612、第一節(jié)流口 613和第一溢流閥614 ;第二下端口 222連接有第二緩沖器，所述第二緩沖器包括并列的第二單向閥622、第二節(jié)流口 623和第二溢流閥624。其中，單向閥的作用是正向供壓力油，反向截止回油形成緩沖腔；節(jié)流口的作用是緩沖節(jié)流，設(shè)置合理節(jié)流面積的節(jié)流口，使得活塞桿在緩沖階段的最后制動(dòng)時(shí)落座速度小、穩(wěn)定，緩沖效果受溫度變化影響小。溢流閥的作用是限定緩沖峰值壓力，調(diào)節(jié)緩沖時(shí)間。溢流閥優(yōu)選采用的溢流壓力可調(diào)式溢流閥，緩沖峰值壓力可根據(jù)負(fù)載情況的不同進(jìn)行調(diào)控，避免了過高沖擊壓力對(duì)系統(tǒng)的影響，同時(shí)其高響應(yīng)速度使得溢流閥動(dòng)態(tài)性能好，能有效的調(diào)節(jié)了活塞桿剛進(jìn)入緩沖階段時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度。為了簡化設(shè)計(jì)，也可以不用第一溢流閥614及第二溢流閥624，這樣所述第一緩沖器只包括并列的第一單向閥612及第一節(jié)流口 613，這樣所述第二緩沖器只包括并列的第二單向閥622及第二節(jié)流口 623。所述第一活塞桿第一軸肩412靠近第一活塞桿第二頸413的端面上有至少一個(gè)第一節(jié)流斜槽4121，所述第一節(jié)流斜槽4121為變節(jié)流面積，沿第一方向面積逐漸變小。所述第二活塞桿第一軸肩422靠近第二活塞桿第二頸423的端面上有至少一個(gè)第二節(jié)流斜槽4221，所述第二節(jié)流斜槽4221為變節(jié)流面積，沿第二方向面積逐漸變小。所述第一節(jié)流斜槽4121配合所述第一緩沖器，使第一活塞桿410在沿第一方向運(yùn)動(dòng)終止時(shí)獲得平穩(wěn)的緩沖過程。所述第二節(jié)流斜槽4221配合所述第二緩沖器，使第二活塞桿420在沿第二方向運(yùn)動(dòng)終止時(shí)獲得平穩(wěn)的緩沖過程。高壓液壓源70包括液壓泵71、高壓調(diào)節(jié)閥73、高壓蓄能器74、高壓供給管線75和油箱72。高壓液壓源70提供在高壓P_H下的必要的液壓流。液壓泵71通過高壓供給管線75使液壓流體從油箱72流通到該系統(tǒng)的其余地方。高壓P_H通過高壓控制閥73進(jìn)行控制。高壓蓄能器74有助于使壓力和流動(dòng)的波動(dòng)減少，并且根據(jù)總的系統(tǒng)容量或彈性、流動(dòng)平衡和/或功能需要，該高壓蓄能器是可取舍的。液壓泵71可以是變排量的或者固定變排量的，前者提供更好的 能量效率。高壓控制閥73能根據(jù)功能需要和/或能量效率來變化高壓值。低壓液壓源(圖未示)指系統(tǒng)下游或回油部分，其壓力P_L因流道阻力或背壓控制而稍高于大氣壓力或油箱壓力。致動(dòng)換向閥81和啟動(dòng)換向閥82通過合適的流量供給管線為液壓致動(dòng)器10的端口供油。如圖1所示，啟動(dòng)換向閥82為二位三通閥，其為三通閥是因?yàn)樗哂腥龡l外部液壓管線一包括兩條輸入管線和流體管線190。所述兩條輸入管線為低壓P_L管線和高壓P_H管線。啟動(dòng)換向閥82為二位閥是因?yàn)樗哂袃蓚€(gè)穩(wěn)定的控制位置，由圖中的左方塊和右方塊來表示。當(dāng)電磁鐵沒有通電時(shí)，左位置由返回彈簧的彈簧力來保證，并且其也稱為自然或默認(rèn)位置。右位置通過開通電磁鐵來保證。在左右位置上，啟動(dòng)換向閥82分別將流體管線190與低壓P_L管線和高壓P_H管線連接起來。致動(dòng)換向閥81為二位四通閥，其具有四條外部液壓管線低壓P_L管線、高壓P_H管線、流體管線192和流體管線194。致動(dòng)換向閥81的默認(rèn)位置是由返回彈簧保證其右位置，并且它的其它位置是由電磁鐵施力至左位置。在其默認(rèn)或者右位置，致動(dòng)換向閥81分別將流體管線192和194與低壓P_L管線和高壓P_H管線連接起來。當(dāng)致動(dòng)換向閥81在其左位置時(shí)，該連接順序被切換。電子控制單元90對(duì)致動(dòng)換向閥81、啟動(dòng)換向閥82和電動(dòng)液壓泵源(圖未示)控制。電子控制單元90由發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元(EOJ, Engine Control Unit) 91和氣門控制單元92組成。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元91是協(xié)調(diào)控制整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的控制系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元91同時(shí)負(fù)責(zé)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)氣門何時(shí)開啟及何時(shí)關(guān)閉，并把計(jì)算結(jié)果通過信號(hào)線束931傳送到氣門控制單元92。氣門控制單元92負(fù)責(zé)把發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元91的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)電流或電壓輸出，這里的驅(qū)動(dòng)輸出包括三路，一路是致動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出(0utput_SI) 951，第二路是啟動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出(0utput_S2) 952，第三路是電動(dòng)液壓泵源驅(qū)動(dòng)輸出(Output_Ml)953。在不需要啟動(dòng)換向閥的致動(dòng)器10的實(shí)施例中，就可省掉啟動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出(0utput_S2) 952 ;在不需要電動(dòng)液壓泵源的實(shí)施例中，就可省掉電動(dòng)液壓泵源驅(qū)動(dòng)輸出(0utput_Ml)953。發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元91和氣門控制單元92的功能及電路的分界不是絕對(duì)的，如果需要，氣門控制單元92可以組合到發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元91中去。 在本實(shí)施例中，所述位移傳感器961把檢測(cè)到的位移信號(hào)通過電子控制單元入口傳送到氣門控制單元92，用于獲得到氣門實(shí)際開啟或關(guān)閉的時(shí)刻。位移傳感器961可以采用不同的傳感原理，也可放置在致動(dòng)器的不同方位。譬如，可以采用差分可變磁阻傳感器(DVRT)，并如圖1所示那樣安裝在彈簧座511附近來檢測(cè)其位移變化，彈簧座511基本與氣門700 —起移動(dòng)。另外也可把位移傳感器961放在適當(dāng)?shù)奈恢脕碇苯訙y(cè)量氣門桿730的位移。在其他實(shí)施例中圖未示，也可以通過其它(S卩非位移式)傳感器來間接地推斷氣門位移信息。譬如，可利用兩個(gè)壓力傳感器來檢測(cè)致動(dòng)器上下端口的壓力變化，并根據(jù)此變化與氣門位移的關(guān)聯(lián)性來判斷氣門位置，從而獲得氣門實(shí)際開啟和關(guān)閉的時(shí)刻。液壓泵71優(yōu)選由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，這可通過適當(dāng)?shù)呐c發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸或曲軸的機(jī)械傳動(dòng)連接(圖未示)來實(shí)現(xiàn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，就需要液壓泵71的有效工作以給液壓回路加壓，如果需要，可增加上述電動(dòng)液壓泵源。電動(dòng)液壓泵源可以是電力補(bǔ)償驅(qū)動(dòng)裝置(圖未示)來輔助驅(qū)動(dòng)液壓泵71，或者是電驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償泵(圖未示)。電驅(qū)動(dòng)補(bǔ)償泵可以與液壓泵71流體串聯(lián)或并聯(lián)。電動(dòng)液壓泵源的驅(qū)動(dòng)控制是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元91計(jì)算得出。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元91通過線束931發(fā)出需求壓力信號(hào)，氣門控制單元92把輸入的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成電動(dòng)液壓泵源驅(qū)動(dòng)輸出(0utput_Ml) 953，來控制電動(dòng)液壓泵源的運(yùn)行。系統(tǒng)可以通過電動(dòng)液壓泵源來進(jìn)行動(dòng)態(tài)流量控制，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)壓力或高壓P_H控制，同時(shí)可取代高壓調(diào)節(jié)閥73及其壓力調(diào)節(jié)功能。致動(dòng)器10可提供兩級(jí)氣門升程，氣門小升程工況主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和低速小負(fù)荷工作，氣門大升程工況主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)中、高速大負(fù)荷工況。氣門小升程和氣門大升程之間的切換主要通過啟動(dòng)換向閥82來實(shí)現(xiàn)切換。結(jié)合圖1所示，當(dāng)啟動(dòng)換向閥82處于默認(rèn)位置，啟動(dòng)端口 260和低壓液壓源連通，此時(shí)致動(dòng)器10處于氣門小升程工況，即，缸體上表面5131和空腔第一限位面251接觸，上驅(qū)動(dòng)彈簧512具備一定的或有限的彈簧壓縮量，上驅(qū)動(dòng)彈簧512和下驅(qū)動(dòng)彈簧522的穩(wěn)態(tài)凈彈簧合力將致動(dòng)活塞300、活塞桿410、420及發(fā)動(dòng)機(jī)氣門700固定在圖1所示的位置或此位置附近，將發(fā)動(dòng)機(jī)氣門20固定在其關(guān)閉位置，還賦予所需的氣門接觸力。結(jié)合圖2所示，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷工況切換高負(fù)荷工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元91發(fā)切換信號(hào)給氣門控制單元92，氣門控制單元92發(fā)出信號(hào)給啟動(dòng)換向閥82，啟動(dòng)換向閥82切換到右邊的位置，啟動(dòng)端口 260和低壓液壓源70連通，油液通過流到5141進(jìn)入油腔5133，將彈簧控制油缸缸體513下壓，從氣門小升程工況切換到氣門大升程工況；缸體下表面5132和空腔第二限位面252接觸，上驅(qū)動(dòng)彈簧512具備一較大的彈簧壓縮量。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，兩個(gè)換向閥81和82在它們的默認(rèn)位置。啟動(dòng)端口 260連接到P_L管線，而包含第一 上端口 211和第二上端口 212在內(nèi)的上端口連接到P_L管線、包含第一下端口 221和第二下端口 222在內(nèi)的下端口連接到P_H管線。系統(tǒng)剛啟動(dòng)后，致動(dòng)器下腔即第二流體空間處于系統(tǒng)高壓P_H，氣門處于關(guān)閉狀態(tài)。請(qǐng)一并參閱圖4，下面介紹氣門開啟和關(guān)閉的原理。需要?dú)忾T開啟時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元91檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)及動(dòng)力需求,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熱動(dòng)力循環(huán)需要發(fā)動(dòng)機(jī)氣門700開啟時(shí)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)氣門700的開啟時(shí)刻。如圖4中的控制信號(hào)250所示，根據(jù)可變氣門時(shí)刻控制方法在觸發(fā)時(shí)刻251發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元91通過線束931發(fā)出觸發(fā)信號(hào)，氣門控制單元92把來自線束931的觸發(fā)信號(hào)與來自線束933的位移傳感器信號(hào)(Input,Dl) 941、外界環(huán)境溫度信號(hào)(Input_Tl) 942、工作介質(zhì)溫度信號(hào)(Input_T2) 943及工作介質(zhì)壓力信號(hào)(Input_P) 944轉(zhuǎn)換成致動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出0utput_Sl、啟動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出(0utput_S2)952及電動(dòng)液壓泵源驅(qū)動(dòng)輸出(0utput_Ml)953。致動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出0utput_SI在高電位時(shí)致使致動(dòng)換向閥81切換成通電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)致動(dòng)換向閥81轉(zhuǎn)換到左位置，此時(shí)上端口和高壓液壓源70連通，下端口和低壓液壓源連通。位移傳感器信號(hào)(Input_Dl)941來自位移傳感器961，外界環(huán)境溫度信號(hào)(1即此_11) 942來自外界環(huán)境溫度傳感器(圖未示)，工作介質(zhì)溫度信號(hào)(Input_T2) 943來自工作介質(zhì)溫度傳感器(圖未示)，工作介質(zhì)壓力信號(hào)(Input_P) 944來自工作介質(zhì)壓力傳感器(圖未示)。工作介質(zhì)壓力可以直接是系統(tǒng)高壓P_H或者是一個(gè)以上不同壓力值的某種復(fù)合或平均值。所述制動(dòng)器的系統(tǒng)或環(huán)境的狀態(tài)參數(shù)(包括外界環(huán)境溫度、工作介質(zhì)溫度及工作介質(zhì)壓力)在不同程度上影響所述制動(dòng)器的響應(yīng)或工作狀態(tài)，電子控制單元會(huì)在控制過程中考慮它們的影響，這也可以是有選擇或有重點(diǎn)的。如圖4中氣門位移曲線255所示，氣門在開啟起始時(shí)刻t2達(dá)到氣門開啟時(shí)刻位置閾值Xl (—般為，但不局限于，氣門全升程的1%至3%)，氣門在關(guān)閉起始時(shí)刻t4返回到氣門關(guān)閉時(shí)刻位置閾值X2 (—般為，但不局限于，氣門全升程的99%至97%)。關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)氣門700事實(shí)上與上述的開啟過程相反。通過轉(zhuǎn)換致動(dòng)換向閥81到如圖1所示的默認(rèn)或者右位置來啟動(dòng)。完成后，液壓致動(dòng)器10和發(fā)動(dòng)機(jī)氣門700返回到如圖1所示的默認(rèn)狀態(tài)。 本實(shí)用新型還揭示一種可變氣門時(shí)刻控制方法，其包括如下步驟:根據(jù)設(shè)定的氣門開啟時(shí)刻位置閾值Xl和氣門關(guān)閉時(shí)刻位置閾值X2，從而判定氣門開啟起始時(shí)刻t2和氣門關(guān)閉起始時(shí)刻t4。在圖4中，氣門運(yùn)動(dòng)曲線255是實(shí)際的氣門運(yùn)動(dòng)曲線，在本實(shí)施例中，使用位移傳感器961測(cè)量出該曲線，也可以使用其他方法獲得該位置點(diǎn)，從而判定氣門已經(jīng)開啟或氣門已經(jīng)開始關(guān)閉。圖4中的氣門控制信號(hào)250是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣控制算法的需求由氣門控制單元92發(fā)出的信號(hào)，該信號(hào)可以在包括TTL在內(nèi)的多種信號(hào)形式中根據(jù)需要而選擇，該信號(hào)在氣門開啟信號(hào)時(shí)刻tl進(jìn)行高低切換，在氣門關(guān)閉信號(hào)時(shí)刻t3時(shí)刻再進(jìn)行一次高低切換而得出。氣門開啟信號(hào)發(fā)出之后，由于致動(dòng)換向閥81電磁線圈及油液等因素的影響，在氣門開啟實(shí)際時(shí)刻t2氣門才會(huì)實(shí)際開啟，tl時(shí)刻與t2時(shí)刻之間的時(shí)間延遲為氣門開啟延遲dtl = t2 — tl。同理，t3時(shí)刻與t4時(shí)刻之間的時(shí)間延遲為氣門關(guān)閉延遲dt2 = t4 一 t3。在氣門實(shí)際開啟或關(guān)閉之前，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣控制算法確定出氣門開啟目標(biāo)時(shí)刻t20或氣門關(guān)閉目標(biāo)時(shí)刻t40，時(shí)刻t20需要?dú)忾T開始開啟，時(shí)刻t40需要?dú)忾T開始關(guān)閉。由于各種因素的存在，氣門開啟運(yùn)動(dòng)到氣門開啟時(shí)刻位置閾值Xl處一般與目標(biāo)時(shí)刻t20有一定的偏差，也就是氣門開啟目標(biāo)時(shí)刻t20與實(shí)際時(shí)刻t2 —般都存在一定的偏差，這個(gè)偏差為氣門開啟控制偏差ddtl，計(jì)算為:ddtl = t20 — t2。同樣，氣門關(guān)閉控制偏差ddt2計(jì)算為:ddt2 = t40 - t4。在氣門開啟控制算法中，可變氣門時(shí)刻控制算法的輸入?yún)?shù)是氣門開啟的目標(biāo)時(shí)刻t20，計(jì)算出氣門開啟信號(hào)時(shí)刻tl。此時(shí)，氣門開啟的目標(biāo)時(shí)刻t20與氣門開啟信號(hào)tl時(shí)刻之間的差值dtlO為氣門開啟預(yù)估延遲，即dtlO = t20 - tl。在氣門關(guān)閉控制算法中，可變氣門時(shí)刻控制算法的輸入?yún)?shù)是氣門關(guān)閉的目標(biāo)時(shí)刻t40，計(jì)算出氣門關(guān)閉信號(hào)時(shí)刻t3。此時(shí)，氣門關(guān)閉的目標(biāo)時(shí)刻t40與氣門關(guān)閉信號(hào)t2時(shí)刻之間的差值dt20為氣門關(guān)閉預(yù)估延遲，即dt20 = t40 - t2。影響延遲時(shí)間dtl和dt2的主要因素包括:外界環(huán)境溫度Tl、工作介質(zhì)的溫度T2及工作介質(zhì)的壓力P，這些影響因素的變化都是一個(gè)連續(xù)而非瞬態(tài)的變化，所以上一個(gè)循環(huán)周期的開啟控制偏差ddtl或關(guān)閉控制偏差ddt2能夠修正下一個(gè)循環(huán)的計(jì)算。圖5及圖6分別是本實(shí)用新型的氣門開啟和關(guān)閉算法框圖，核心分別是氣門開啟控制算法258及氣門關(guān)閉控制算法259，它們的執(zhí)行在氣門控制單元92內(nèi)進(jìn)行。在實(shí)施例中，控制算法258、259使用自適應(yīng)PID (比例-積分-微分)控制，PID控制由比例單元(P)、積分單元(I)和微分單元(D)組成。氣門開啟及關(guān)閉控 制算法258、259的輸入分別是氣門開啟時(shí)刻控制偏差ddtl及關(guān)閉時(shí)刻控制偏差ddt2，輸出分別是氣門開啟時(shí)刻延遲修正值ddt3及關(guān)閉時(shí)刻延遲修正值ddt4，計(jì)算公式分別為式(1-1)及(1-2)?？刂扑惴ǖ谋壤龁卧?、微分單元和積分單元之間相互作用，通過比例增益Kp、積分增益Ki和微分增益Kd來調(diào)整控制算法的響應(yīng)、誤差及超調(diào)性能。
權(quán)利要求1.一種可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，包括致動(dòng)器及致動(dòng)換向閥，其特征在于，該可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)還包括: 對(duì)致動(dòng)換向閥進(jìn)行控制的電子控制單元，所述電子控制單元與致動(dòng)換向閥電性連接；以及 用于檢測(cè)氣門位移信號(hào)的位移傳感器，所述位移傳感器與所述電子控制單元連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)還包括啟動(dòng)換向閥，所述電子控制單元電性連接至啟動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元及氣門控制單元；所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元與所述位移傳感器連接；所述氣門控制單元連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元，同時(shí)所述氣門控制單元連接至啟動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)還包括電動(dòng)液壓泵，所述電子控制單元電性連接至電動(dòng)液壓泵源驅(qū)動(dòng)輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元及氣門控制單元；所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元與所述位移傳感器連接；所述氣門控制單元連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元，同時(shí)所述氣門控制單元連接至電動(dòng)液壓栗源驅(qū)動(dòng)輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電子控制單元還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元及氣門控制單元；所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元與所述位移傳感器連接；所述氣門控制單元連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制電子單元，同時(shí)所述氣門控制單元連接至致動(dòng)換向閥驅(qū)動(dòng)輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求 2所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述啟動(dòng)換向閥為二位三通閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，其特征在于，所述致動(dòng)換向閥為二位四通閥。
專利摘要本實(shí)用新型提出一種可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)，所述可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)包括致動(dòng)器、致動(dòng)換向閥、電子控制單元及位移傳感器。所述電子控制單元與致動(dòng)換向閥電性連接。所述位移傳感器與所述電子控制單元連接。本實(shí)用新型所述的可變氣門時(shí)刻控制系統(tǒng)消除影響氣門時(shí)刻控制的因素，從而保證可變氣門開啟/關(guān)閉時(shí)刻的精準(zhǔn)控制。
文檔編號(hào)F01L9/02GK203114432SQ20132000048
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者婁征, 文韶, 朱國明 申請(qǐng)人:江蘇公大動(dòng)力技術(shù)有限公司