Способ (варианты) и система для устройства изменения фаз газораспределения - RU2712495C2
Код документа: RU2712495C2
Чертежи
Описание
Область техники, к которой относится изобретение
Данная заявка относится к способам эксплуатации двигателя с системой изменения фаз газораспределения (ИФГ).
Уровень техники/Раскрытие изобретения
С целью повышения топливной экономичности и улучшения характеристик транспортного средства по выбросам в атмосферу в двигателях внутреннего сгорания может применяться ИФГ. Устройство ИФГ может включать в себя лопастной фазовращатель, управляемый золотниковым клапаном с электромеханическим приводом. Золотниковый клапан может направлять поток гидравлической жидкости, например, масла, с одной стороны лопасти на другую, например, со стороны запаздывания на сторону опережения. Устройство ИФГ может включать в себя несколько масляных контуров, соединяющих одну сторону лопасти с другой стороной лопасти, и по этим контурам может направляться поток гидравлической жидкости. Фазовращатель может приводиться в движение от давления масла, и при этом приведение в движение фазовращателя зависит от давления масла в контуре. Альтернативно, фазовращатель может приводиться в движение от крутящего момента кулачка, и при этом приведение в движение фазовращателя зависит от крутящего момента, генерируемого при приведении в движение кулачка.
Один пример фазовращателя ИФГ, приводимого в движение от крутящего момента кулачка, раскрыт Smith и др. в документе US 8,356,583. При этом устройство ИФГ выполнено с гидравлически приводимым в движение фиксирующим штифтом, находящимся в промежуточном положении (здесь это положение также называется среднезаблокированным положением). Обычные устройства ИФГ могут содержать фиксирующий штифт на одном конце рабочего диапазона фазовращателя. В раскрытом Smith устройстве ИФГ также используются два независимых масляных контура, которые здесь называются контуром фазорегулирования и стопорным контуром. В фазовращателе ИФГ со среднезаблокированным положением, в узле ротора фазовращателя содержится управляемый клапан, способный перемещаться из первого положения во второе положение. Когда управляемый клапан находится в первом положении, поток гидравлической жидкости через него перекрыт. Когда управляемый клапан находится во втором положении, гидравлическая жидкость может перетекать между стопорной линией из камеры опережения и стопорной линией из камеры запаздывания через управляемый клапан и общую линию, так что узел ротора переводится в положение промежуточного фазового угла относительно узла кожуха и удерживается в этом положении. Когда фазовращатель ИФГ находится в промежуточном положении или вблизи него, перекрываются стопорные линии, сообщающиеся с камерой опережения или камерой запаздывания. Золотниковый клапан имеет три рабочих области, а именно, стопорную область (или область автоблокирования), область запаздывания и область опережения, расположенные в указанном порядке. В частности, когда золотниковому клапану подается команда на перемещение в область запаздывания или область опережения, управляемый клапан находится в своем первом положении, и жидкость не может течь через линии стопорного контура. Кроме того, жидкость может перетекать с одной стороны лопасти на другую по линиям контура фазорегулирования. Когда золотниковому клапану подается команда на перемещение в стопорную область, управляемый клапан находится во втором положении, и жидкость может свободно перетекать из камеры опережения или камеры запаздывания, через стопорные линии и управляемый клапан, попадая в противоположную камеру через общую линию жидкости. Кроме того, перекрывается поток жидкости через линии контура фазорегулирования.
Тем не менее, авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки такой системы ИФГ. Если фазовращатель удерживают в среднезаблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, и контроллер двигателя подаст команду на перевод фазовращателя в новое положение, то может произойти боковое нагружение фиксирующего штифта в его углублении, если фиксирующий штифт не успеет полностью выйти из фазовращателя до начала движения последнего. В данной ситуации может значительно замедлиться, или может стать вообще невозможным исполнение запросов на фазорегулирование, что может отрицательно сказаться на эксплуатационных характеристиках двигателя. Кроме того, в стопорном механизме могут возникнуть чрезмерные напряжения.
В одном примере вышеуказанные недостатки могут быть устранены с помощью способа, включающего в себя следующее: в ответ на команду фазорегулирования приводимого в действие крутящим моментом кулачков фазовращателя изменения фаз газораспределения на перевод из заблокированного положения, скачкообразное перемещение золотникового клапана из стопорной области за пределы нулевой области и равномерное перемещение золотникового клапана через нулевую область с контролем перемещения фаз газораспределения из заблокированного положения. Таким путем фиксирующий штифт может гарантированно высвободиться до изменения положения фазовращателя, чем будет уменьшено боковое нагружение фиксирующего штифта.
Например, пока фазовращатель устройства ИФГ удерживается в среднезаблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, контроллер двигателя может подать команду фазорегулирования в положение опережения. В ответ на команду фазорегулирования можно так управлять подаваемым на соленоид золотникового клапана коэффициентом заполнения, чтобы снизить приведение в движение фазовращателя на время, пока фиксирующий штифт высвобождается. В частности, так как требуемое фазовое положение является положением опережения, то коэффициент заполнения можно сначала скачкообразно изменить со значения в области автоблокирования на значение в положении, немного смещенном в сторону запаздывания относительно нулевой области. Затем, проходя через нулевую область, коэффициент заполнения можно медленно равномерно повышать в сторону области опережения. Равномерное изменение можно продолжать до тех пор, пока не будет зарегистрировано фазорегулирующее движение, которое будет указывать на то, что фиксирующий штифт высвободился.
Таким путем фиксирующий штифт фазовращателя может быть высвобожден только тогда, когда командами коэффициента заполнения будет задаваться либо минимальное, либо нулевое фазорегулирование. Кроме того, фиксирующий штифт гарантированно высвобождается до того, как будет возобновлено нормальное фазорегулирование по коэффициенту заполнения. При этом достигается надежное высвобождение фиксирующего штифта и снижение вызванного фазорегулированием бокового нагружения в процессе высвобождения. В целом, улучшается управление клапанным распределением.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут описаны подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана система двигателя, содержащая устройство изменения фаз газораспределения.
На фиг. 2 показана блок-схема маслосмазочной системы двигателя.
На фиг. 3 показан пример системы фазовращателя ИФГ.
На фиг. 4 показана высокоуровневая блок-схема подачи команды фазовращателю ИФГ на регулирование фаз газораспределения в зависимости от условий работы двигателя.
На фиг. 5 показан пример способа регулирования положения кулачка путем регулирования подаваемого на золотниковый клапан командного коэффициента заполнения.
На фиг. 6 показан пример способа перевода фазовращателя в определенное положение перед отключением двигателя.
На фиг. 7А - фиг. 7В показан пример способа определения необходимости удерживания фазовращателя в заблокированном положении со вставленным или невставленным фиксирующим штифтом.
На фиг. 7С показан пример регулирования команды золотникового клапана в ответ на падение давления масла в системе.
На фиг. 8А показан пример способа выбора того, как перемещать золотниковый клапан из стопорной области клапана в ответ на команду разблокирования фазовращателя.
На фиг. 8В показан пример робастного разблокирования фазовращателя с использованием предварительного позиционирования золотникового клапана.
На фиг. 9 показан пример способа блокирования фазовращателя избирательным перемещением золотникового клапана в стопорную область на протяжении импульсов кручения распределительного вала или между ними.
На фиг. 10А - 10В показано влияние импульсов кручения распределительного вала на позиционирование фазовращателя.
На фиг. 11-12 показаны примеры возможного перемещения золотникового клапана в стопорную область на протяжении импульсов кручения запаздывания распределительного вала или между ними.
На фиг. 13 показан способ рационального картирования бесполетной зоны золотникового клапана фазовращателя ИФГ.
На фиг. 14 показан пример картирования и адаптивного распознавания границ бесполетной зоны золотникового клапана.
На фиг. 15 показан пример способа индикации неисправности стопорного контура фазовращателя ИФГ по вариациям межпиковых амплитуд кручения кулачка.
Осуществление изобретения
Нижеприведенное описание относится к системам и способам управления двигателем транспортного средства, оснащенным системой изменения фаз клапанов цилиндров, например, системой изменения фаз газораспределения (ИФГ). Согласно рассмотрению со ссылкой на фиг. 4-6, для того, чтобы регулировать положение фазовращателя, контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью регулирования подаваемой на золотниковый клапан фазовращателя ИФГ команды коэффициента заполнения. В условиях, когда требуется разблокировать фазовращатель и перевести его в другое положение, контроллер может выбрать способ для робастного разблокирования фазовращателя с уменьшением ошибок фазорегулирования, что проиллюстрировано на фиг. 7А - фиг. 7С и фиг. 8А - фиг. 8В. Аналогичным образом контроллер может регулировать подаваемую золотниковому клапану команду для того, чтобы точно заблокировать фазовращатель в определенном положении, что рассматривается со ссылкой на фиг. 9 - фиг. 12. Контроллер может также периодически картировать золотниковый клапан для того, чтобы адаптивно распознать области золотникового клапана и соответствующим образом обновить командные значения коэффициента заполнения, подаваемые для позиционирования фазовращателя, что рассматривается со ссылкой на фиг. 13-14. Кроме того, контроллер может использовать вариации кручения распределительного вала для своевременного определения неисправности системы ИФГ, и предпринять соответствующие действия по смягчению последствий, что рассмотрено со ссылкой на фиг. 15. Таким образом, снижаются ошибки фазорегулирования, улучшаются эксплуатационные качества двигателя и уменьшаются выбросы отработавших газов в атмосферу.
На фиг. 1 показан пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. На фиг. 1 показано, что двигатель 10 может получать параметры управления от системы управления, включающей в себя контроллер 12, а также входной сигнал воздействия водителя 190 транспортного средства через устройство 192 ввода. В данном примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали акселератора, предназначенный для выработки пропорционального сигнала положения педали (ПП).
Цилиндр (здесь также называемый «камерой сгорания») 30 двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 через трансмиссию может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства. Кроме того, с коленчатым валом 40 через маховик может быть связан стартер, обеспечивающий запуск двигателя 10. Коленчатый вал 40 связан с масляным насосом 208 (фиг. 2) для того, чтобы создавать давление в маслосмазочной системе 200 двигателя (связь коленчатого вала 40 с масляным насосом 208 не показана). Кожух 136 гидравлически связан с коленчатым валом 40 посредством цепи или ремня (не показаны) газораспределительного механизма.
Цилиндр 30 может принимать впускной воздух через впускной коллектор или воздушные каналы 44. Впускной воздушный канал 44 кроме цилиндра 30 может сообщаться и с другими цилиндрами двигателя 10. В некоторых осуществлениях, один или несколько впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как механический нагнетатель или турбонагнетатель. Вдоль по впускному каналу двигателя может быть установлена система дроссельной заслонки, включающая в себя дроссельную шайбу 62, и предназначенная для варьирования расхода и/или давления впускного воздуха, подаваемого цилиндрам двигателя. В данном конкретном примере, дроссельная шайба 62 связана с электромотором 94, так что положением эллиптической дроссельной шайбы 62 управляет контроллер 12 посредством электромотора 94. Такая конфигурация может называться электронным управлением дроссельной заслонкой (ЭУДЗ), которая также может использоваться для управления частотой вращения холостого хода.
Камера 30 сгорания показана сообщающейся 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, хотя можно использовать по четыре клапана на цилиндр, в другом примере также можно использовать по одному впускному и одному выпускному клапану на цилиндр. Еще в одном примере на один цилиндр могут использовать по два впускных клапана и по одному выпускному клапану.
Выпускной коллектор 48 может получать отработавшие газы от других цилиндров двигателя 10, а не только от цилиндра 30. Показано, что выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 с выпускным коллектором 48 связан датчик 76 отработавших газов (причем датчик 76 может соответствовать разнообразным датчикам). Например, датчик 76 может представлять собой любой из многих известных датчиков, подходящих для обеспечения информации о воздушно-топливном отношении в отработавших газах, например, линейный кислородный датчик, или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (УДКОГ), датчик содержания кислорода с двумя состояниями или датчик содержания кислорода в отработавших газах (ДКОГ), нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (НДКОГ), датчик оксидов азота (NOx), НС или СО. Устройство 72 снижения токсичности отработавших газов показано расположенным ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 70. Устройство 72 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или сочетание указанных устройств.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может иметь в своем составе свечу 92 зажигания, осуществляющую воспламенение. Система 88 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания в ответ на получение от контролера 12 сигнала опережения зажигания (ОЗ) в выборочных режимах работы. Тем не менее, в некоторых вариантах осуществления свечу 92 зажигания не устанавливают, так что двигатель 10 может начинать сжигание топлива самовоспламенением или впрыском топлива, как это происходит в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых осуществлениях каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера показана топливная форсунка 66А, непосредственно связанная с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса прямого впрыска топлива (ИПВТ), принимаемого от контроллера 12 посредством электронного драйвера 68. Таким образом, топливная форсунка 66А обеспечивает то, что называется прямым впрыском (здесь и далее называемым «ПВ») топлива в цилиндр 30. Топливная форсунка может быть смонтирована в боковине камеры сгорания (как показано) или, например, в верхней части камеры сгорания (рядом со свечой зажигания). Топливо может доставляться к топливной форсунке 66А топливной системой, включающей в себя топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания альтернативно или дополнительно может содержать топливную форсунку, размещенную во впускном коллекторе 44 в конфигурации, которая известна как «впрыск во впускные каналы» для впрыскивания топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Контроллер 12 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде чипа 106 постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и обычную шину данных. Контроллер 12, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, может принимать разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать сигнал измеренного массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 100 массового расхода воздуха, связанного с дроссельной заслонкой 20; показания температуры хладагента двигателя (ТХД) отдатчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла, связанного с коленчатым валом 40; сигнал положения дроссельной заслонки (ПДЗ) от датчика 20 положения дроссельной заслонки; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122; индикацию детонации от датчика 182 детонации и индикацию абсолютной или относительной влажности окружающего воздуха от датчика 180. Сигнал частоты вращения двигателя в оборотах в минуту генерируется контроллером 12 из сигнала П3 обычным образом, а сигнал ДВК от датчика давления в коллекторе несет в себе информацию о разрежении или давлении во впускном коллекторе. При работе на стехиометрической топливовоздушной смеси этот датчик может давать информацию о нагрузке двигателя. Кроме того, этот датчик, вместе с оценкой частоты вращения двигателя, может обеспечивать оценку заряда (включающего в себя воздух), засасываемого в цилиндр. В одном примере датчик 118, который также используют как датчик частоты вращения двигателя, выдает заданное количество равноотстоящих импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
В данном частном примере температуру Tcal1 каталитического нейтрализатора 70 выдает датчик 124 температуры, а температуру Tcal2 устройства 72 снижения токсичности отработавших газов выдает датчик 126 температуры. В альтернативном осуществлении температуры Tcal1 и Tcal2 могут быть выведены из данных о работе двигателя.
Также на фиг. 1 показана система 19 изменения фаз газораспределения (ИФГ). В данном примере иллюстрируется система верхнего расположения распределительного вала, хотя могут быть использованы и другие подходы. В частности, распределительный вал 130 двигателя 10 показан сообщающимся с коромыслами 132 и 134 для приведения в движение впускных клапанов 52а и 52b и выпускных клапанов 54а и 54b. В иллюстрируемом примере система 19 ИФГ является системой, приводимой в действие крутящим моментом кулачков (ПКМК), в которой приведение в действие фазовращателя распределительного вала системы ИФГ осуществляется импульсами крутящего момента кулачка. В альтернативных примерах система 19 ИФГ может быть системой, приводимой в действие давлением масла (ПДМ). За счет регулировки ряда гидроклапанов для направления гидравлической жидкости, такой как моторное масло, в полость (такую как камера опережения или камера запаздывания) фазовращателя распределительного вала, можно сдвигать фазы клапанного распределения в сторону опережения или в сторону запаздывания. Как будет разъяснено далее по тексту, работой клапанов с гидравлическим приводом могут управлять соответствующие управляющие соленоиды. В частности, контроллер двигателя может передавать сигнал соленоидам на перемещение золотникового клапана, регулирующего поток масла через полость фазовращателя. В контексте настоящей заявки запаздывание и опережение фаз газораспределения относятся к относительным фазам газораспределения, то есть, например, положение полного опережения может, тем не менее, обеспечивать открытие впускного клапана с запаздыванием относительно верхней мертвой точки.
Распределительный вал 130 гидравлически связан с кожухом 136. Кожух 136 формирует зубчатое колесо, имеющее ряд зубьев 138. В примере осуществления кожух 136 механически связан с коленчатым валом 40 посредством цепи или ремня (не показаны) газораспределительного механизма. Поэтому кожух 136 и распределительный вал 130 вращаются с существенно одинаковыми частотами вращения и синхронно с коленчатым валом. В альтернативном осуществлении, в четырехтактном двигателе, кожух 136 и коленчатый вал 40 могут быть механически связаны с распределительным валом 130 таким образом, что кожух 136 и коленчатый вал 40 могут вращаться синхронно с частотой вращения, отличающейся от частоты вращения распределительного вала 130 (например, с соотношением 2:1, при котором коленчатый вал вращается с частотой, в два раза превышающей частоту вращения распределительного вала). В альтернативном осуществлении зубья 138 могут быть механически связаны с распределительным валом 130. Манипулированием гидравлической связью, как описывается в настоящей заявке, положение распределительного вала 130 относительно коленчатого вала 40 может варьироваться гидравлическими давлениями в камере 142 запаздывания и в камере 144 опережения. Позволяя гидравлической жидкости под высоким давлением попадать в камеру 142 запаздывания, взаимное расположение распределительного вала 130 и коленчатого вала изменяют в сторону запаздывания. Таким образом, впускные клапаны 52а, 52b и выпускные клапаны 54а, 54b откроются и закроются по времени позднее нормального момента времени относительно коленчатого вала 40. Аналогичным образом, позволяя гидравлической жидкости под высоким давлением попадать в камеру 144 опережения, взаимное расположение распределительного вала 130 и коленчатого вала 40 изменяют в сторону опережения. Это значит, что впускные клапаны 52а, 52b и выпускные клапаны 54а, 54b откроются и закроются раньше нормального момента времени относительно коленчатого вала 40.
Хотя в данном примере показана система, в которой фазами газораспределения для впускных и выпускных клапанов управляют одновременно, могут использоваться системы изменения фаз газораспределения для впускных клапанов, изменения фаз газораспределения для выпускных клапанов, двойного независимого изменения фаз газораспределения, двойного одинакового изменения фаз газораспределения или другие системы изменения фаз газораспределения. Кроме того, может использоваться система изменения высоты подъема клапанов. Кроме того, может использоваться система переключения профилей кулачков, обеспечивающая использование различных профилей кулачков в различных условиях работы. Кроме того, клапанным механизмом может быть цилиндрический толкатель со следящим роликом, механический поршень прямого воздействия, электрогидравлический привод или другие альтернативы коромыслам.
Что касается вышеупомянутой системы изменения фаз газораспределения, то зубья 138, вращающиеся синхронно с распределительным валом 130, позволяют измерить относительное положение кулачка с помощью датчика 150 фаз газораспределения, передающего сигнал ИФГ в контроллер 12. Зубья 1, 2, 3 и 4 могут использоваться для измерения фаз газораспределения и находятся относительно друг друга на одинаковом угловом расстоянии (например, в двухрядном двигателе в конфигурации V-8 они находятся на угловом расстоянии 90 градусов относительно друг друга), а зуб 5 может быть использован для идентификации цилиндра. Кроме того, контроллер 12 посылает сигналы управления (LACT, RACT) на обычные соленоидные клапаны (не показаны) для направления потока гидравлической жидкости либо в камеру 142 запаздывания, либо в камеру 144 опережения, либо ни в одну из этих камер.
Относительные фазы газораспределения могут быть измерены различными путями. В общем и целом, показателем относительных фаз газораспределения является время или угол поворота, проходящие между передним фронтом сигнала П3 и приемом сигнала от одного из находящихся на кожухе 136 зубьев 138. В частном примере двигателя V-8 с двумя рядами цилиндров и колесом с пятью зубьями, показатель фаз газораспределения для конкретного ряда цилиндров принимают четыре раза за один оборот, с дополнительным сигналом, используемым для идентификации цилиндра.
Как было описано выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и у каждого цилиндра имеется собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливных форсунок, свечей зажигания и т.д.
На фиг. 2 показан пример осуществления маслосмазочной системы 200 двигателя с масляным насосом 208, связанным 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 некоторой функции, например, смазки, приведения в действие исполнительного устройства и т.п. Например, одна или несколько из масляных подсистем 216, 218, 220 могут быть гидравлическими системами с гидравлическими исполнительными устройствами и клапанами с гидравлическим приводом. Кроме того, масляные подсистемы 216, 218, 220 могут быть смазочными системами, например, протоками для доставки масла к движущимся компонентам, таким как распределительные валы, клапаны цилиндров и т.п. К другим неограничивающим примерам масляных подсистем относятся фазовращатели распределительного вала, стенки цилиндров, различные подшипники и т.п.
Масло подается в масляную подсистему по питающему каналу и возвращается по возвратному каналу. В некоторых примерах масляных подсистем может быть меньше или больше, чем указано.
Как показано на фиг. 2, масляный насос 208 при вращении коленчатого вала 40 (не показан), высасывает масло из масляного резервуара 204, находящегося в масляном поддоне 202 через питающий канал 206. От масляного насоса 208 под давлением масло по питающему каналу 210 и через масляный фильтр 212 доставляется в основную магистраль 214. Давление в основной магистрали 214 является функцией силы, вырабатываемой масляным насосом 208 и расхода масла, поступающего в каждую из масляных подсистем 216, 218 и 220 по питающим каналам 214а, 214b, 214с соответственно. Масло возвращается в масляный резервуар 204 при атмосферном давлении по возвратному каналу 222. Датчик 224 давления масла измеряет давление масла в основной магистрали и посылает данные давления в контроллер 12 (не показан). Насос 208 может быть насосом с приводом от двигателя, причем производительность насоса повышается при повышении частоты вращения двигателя и понижается при понижении частоты вращения двигателя.
Уровень давления масла в основной магистрали может влиять на рабочие характеристики одной или нескольких из масляных подсистем 216, 218, 220, например, сила, генерируемая гидравлическим исполнительным устройством, прямо пропорциональна давлению в основной магистрали. Когда давление масла высокое, исполнительное устройство может быть более чувствительным; когда давление масла низкое, исполнительное устройство может быть менее чувствительным. Низкое давление масла может также ограничивать эффективность смазки движущихся компонентов моторным маслом. Например, если давление в основной магистрали будет ниже порогового давления, то подача смазывающего масла может снизиться, и может наблюдаться неисправность компонентов.
Кроме того, давление масла в основной магистрали будет наивысшим, когда поток масла из нее будет сниженным, или будет отсутствовать вообще. Таким образом, давление в основной магистрали может быть понижено из-за утечки из гидравлических исполнительных устройств. Кроме того один частный источник утечки масла может возникнуть в фазовращателе изменения фаз газораспределения, как подробно описывается со ссылкой на фиг. 3.
На фиг. 3 показан фазовращатель 300 ИФГ в положении опережения. В одном примере фазовращатель 300 ИФГ может включать в себя фазовращатель 19 ИФГ, показанный на фиг. 1. Также на фиг. 3 показан золотниковый клапан 309 с соленоидным приводом, связанный с фазовращателем 300 ИФГ. В качестве неограничивающего примера, золотниковый клапан 309 показан расположенным в области опережения золотника. Следует понимать, что золотниковый клапан может иметь бесконечное количество промежуточных положений, например, положения в области опережения, нулевой области и стопорной области золотника (что будет разъяснено ниже). Положение золотникового клапана может не только управлять направлением движения фазовращателя ИФГ, но также, в зависимости от дискретного положения золотника, может также управлять и скоростью перемещения фазовращателя ИФГ.
В двигателях внутреннего сгорания использовались разнообразные механизмы варьирования угла между распределительным и коленчатым валами с целью улучшения рабочих характеристик двигателя или снижения выбросов в атмосферу. В большинстве этих механизмов изменения фаз газораспределения (ИФГ) используется один или несколько «лопастных фазовращателей» на распределительном валу (или распределительных валах в двигателях с несколькими распределительными валами) двигателя, например, фазовращатель 300 ИФГ. Фазовращатель 300 ИФГ может иметь ротор 305 с одно или несколькими лопастями 304, смонтированный на торце распределительного вала 326, и окруженный узлом 340 кожуха с лопастными камерами, в которые заходят лопасти. В альтернативном примере лопасти 304 могут быть смонтированы на узле 340 кожуха, а камеры могут быть устроены в узле 305 ротора. Наружная окружность 301 кожуха формирует собой звездочку, шкив или шестерню, принимающие приводную силу через цепную, ременную или зубчатую передачи, обычно от коленчатого вала или от другого распределительного вала в случае двигателя с несколькими распределительными валами.
Фазовращатель 300 ИФГ показан в виде фазовращателя, приводимого в действие крутящим моментом кулачка. При этом реверсивные крутящие моменты распределительного вала, вызываемые силами открытия и закрытия клапанов двигателя, перемещают лопасть 304. Камера 302 опережения и камера 303 запаздывания выполнены с возможность сопротивления положительным и отрицательным импульсам крутящего момента в распределительном валу 326 и крутящий момент кулачка попеременно создает в них давление. Золотниковый клапан 309 позволяет лопасти 304 в фазовращателе перемещаться, позволяя жидкости перетекать из камеры 302 опережения в камеру 303 запаздывания или наоборот, в зависимости от требуемого направления движения. Например, если требуется движение в сторону опережения, то золотниковый клапан 309 позволяет лопасти двигаться, открывая путь потоку жидкости из камеры запаздывания в камеру опережения. И наоборот, если требуется движение в сторону запаздывания, то золотниковый клапан 309 позволяет лопасти двигаться, открывая путь потоку жидкости из камеры опережения в камеру запаздывания.
Узел 340 кожуха фазовращателя 300 ИФГ имеет наружную окружность 301 для приема приводной силы. Узел 305 ротора присоединен к распределительному валу 326 и коаксиально помещен внутрь узла 340 кожуха. Узел 305 кожуха имеет лопасть 304, разделяющую камеру, образованную между узлом 340 кожуха и узлом 305 ротора на камеру 303 опережения и камеру 303 запаздывания. Лопасть 304 способна вращаться для сдвига взаимного углового расположения узла 340 кожуха и узла 305 ротора. Кроме того, имеется гидравлический стопорный контур 333 и контур 323 фиксирующего штифта. Гидравлический стопорный контур 333 и контур 323 фиксирующего штифта связаны между собой по текучей среде, что делает их существенно одним и тем же контуром, но для упрощения изложения и лучшего понимания их различающихся друг от друга функций они будут считаться разными контурами. Гидравлический стопорный контур 333 включает в себя подпружиненный пружиной 331 управляемый клапан 330, стопорную линию 328 опережения, соединяющую камеру 302 опережения с управляемым клапаном 330 и общей линией 314, а также стопорную линию 334 запаздывания, соединяющую камеру 303 запаздывания с управляемым клапаном 330 и общей линией 314. Стопорная линия 328 опережения и стопорная линия 334 запаздывания имеют предустановленную длину или расстояние от лопасти 304. Управляемый клапан 330 находится в узле 305 ротора и соединяется по текучей среде с контуром 323 фиксирующего штифта и питающей линией 319а через соединительную линию 332. Контур 323 фиксирующего штифта включает в себя фиксирующий штифт 325, соединительную линию 332, управляемый клапан 330, питающую линию 319а и выпускную линию 322 (пунктирные линии).
Управляемый клапан может быть приведен в действие для переключения между двумя положениями, первое из которых может соответствовать закрытому или отключенному положению, а второе из которых может соответствовать открытому или включенному положению. Управление переключением между указанными положения вспомогательного клапана может выполнять золотниковый клапан. В первом положении во вспомогательном клапане создается избыточное давление, порождаемое созданным двигателем давлением масла в линии 332, и это давление позиционирует управляемый клапан так, что потоку жидкости перекрывается путь между камерами опережения и запаздывания через управляемый клапан и стопорный контур 333. Во втором положении создаваемое двигателем давление отсутствует в линии 332. Отсутствие давления в линии 332 позволяет пружине 331 расположить управляемый клапан таким образом, чтобы был открыт путь потоку жидкости через управляемый клапан и общую линию между стопорной линией, выходящей из камеры опережения, и стопорной линией, выходящей из камеры запаздывания, таким образом, что узел ротора переводится в заблокированное положение и удерживается в нем.
Фиксирующий штифт 325 с возможностью скольжения помещен в гнездо в узле 305 ротора и имеет торцевую часть, смещаемую пружиной 324 в углубление 327 в узле 340 кожуха. Альтернативно, фиксирующий штифт 325 может быть помещен в узел 340 кожуха и пружиной 324 может смещаться к углублению 327 в узле 305 ротора. Открытие и закрытие гидравлического стопорного контура 333 и создание давления в контуре 323 фиксирующего штифта задаются переключением/перемещением золотникового клапана 309.
Золотниковый клапан 309 включает в себя золотник 311 с цилиндрическими буртиками 311а, 311b, 311с, с возможностью скольжения помещенный во втулку 316 внутри отверстия в роторе 305 и в направляющие в распределительном валу 326. Один конец золотника контактирует с пружиной 315, а противоположный конец золотника контактирует с управляемым широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) соленоидом 307 с переменным усилием (СПУ). Возможно также линейное управление соленоидом 307 путем изменения коэффициента заполнения, тока, напряжения или другими подходящими для этой цели методами. Кроме того, противоположный конец золотника 311 может контактировать с электромотором или другими исполнительными устройствами, которые могут воздействовать на него.
На положение золотника 311 влияют пружина 315 и соленоид 307, управляемый контроллером 12. Более подробно управление фазовращателем будет рассмотрено далее по тексту. Положением золотника 311 задается направление и скорость перемещения фазовращателя. Например, положение золотника задает направление движения фазовращателя - в положение опережения, в положение удерживания или в положение запаздывания. Кроме того, положение золотника определяет то, будут ли открыты (включены) или закрыты (отключены) контур 323 фиксирующего штифта и гидравлический стопорный контур 333. Другими словами, золотник 311 своим положением активно управляет управляемым клапаном 330. Золотниковый клапан 309 имеет режим опережения, режим запаздывания, нулевой режим и режим стопора. Эти режимы управления могут быть напрямую ассоциированы с областями позиционирования. То есть, конкретные области рабочего хода золотникового клапана могут позволить золотниковому клапану работать в режиме опережения, режиме запаздывания, в нулевом режиме и режиме стопора. В режиме опережения золотник 311 перемещается в положение в области опережения золотникового клапана, позволяя тем самым жидкости перетекать из камеры 303 запаздывания через золотник 311 в камеру 303 опережения, и при этом жидкости перекрывается выход из камеры 302 опережения. Кроме того, стопорный контур 333 удерживается отключенным или закрытым. В режиме запаздывания золотник 311 перемещается в положение в области запаздывания золотникового клапана, позволяя тем самым жидкости перетекать из камеры 302 опережения через золотник 311 в камеру 303 запаздывания, и при этом жидкости перекрывается выход из камеры 303 запаздывания. Кроме того, стопорный контур 333 удерживается отключенным или закрытым. В нулевом режиме золотник перемещается в положение в нулевой области рабочего хода золотникового клапана, перекрывая тем самым выход жидкости как из камеры опережения 302, так и из камеры 303 запаздывания, и при этом стопорный контур 333 продолжает удерживаться отключенным или закрытым. В режиме стопора золотник перемещается в положение в стопорной области рабочего хода. Первым предназначением режима стопора является то, что золотник 311 перемещается в положение, при котором буртик 311b перекрывает поток жидкости из линии 312 между буртиками 311 а и 311b в любую из других линий и в линию 313, эффективно снимая управление фазовращателем с золотникового клапана 309. Вторым предназначением режима стопора является открытие или включение стопорного контура 333. То есть, стопорный контур 333 полностью управляет перемещением фазовращателя в положение запаздывания или в положение опережения, пока лопасть 304 не достигнет положения промежуточного фазового угла. Третьим предназначением режима стопора является вентиляция контура 323 фиксирующего штифта, что позволяет фиксирующему штифту 325 войти в углубление 327. Положение промежуточного фазового угла, также называемое здесь среднезаблокированным положением, а также заблокированным положением, определяется как положение, когда лопасть 304 находится между стенкой 302а опережения и стенкой 303а запаздывания, причем эти стенки задают собой камеру между узлом 340 кожуха и узлом 305 ротора. Заблокированное положение может быть любым положением между стенкой 302а опережения и стенкой 303а запаздывания, и определяется положением стопорных каналов 328 и 334 относительно лопасти 304. В частности, положение стопорных каналов 328 и 334 относительно лопасти 303 определяет положение, при котором ни один из каналов не может быть открыт в камеру 302 опережения и камеру 303 запаздывания, что полностью перекрывает сообщение между двумя камерами, когда управляемый клапан находится во втором положении, а контур фазорегулирования деактивирован. Подача команды на перемещение золотникового клапана в стопорную область здесь также может быть названа подачей команды на постановку фазовращателя на «аппаратную блокировку» или на «аппаратное блокирование», ссылаясь на компонент аппаратной части (фиксирующий штифт), участвующий в блокировании фазовращателя и вставляемого в среднезаблокированном положении.
В зависимости от коэффициента заполнения ШИМ-управляемого соленоида 307 с переменным усилием, золотник 311 перемещается в соответствующее положение вдоль своего рабочего хода. В одном примере, когда коэффициент заполнения соленоида 307 с переменным усилием составляет примерно 30%, 50% или 100%, золотник 311 перемещается в положения, соответствующие режиму запаздывания, нулевому режиму и режиму опережения соответственно, а на управляемый клапан 330 подается давление, и он перемещается из второго положения в первое положение, причем стопорный контур 333 закрыт, а фиксирующий штифт находится под давлением и высвобожден. В другом примере, когда коэффициент заполнения соленоида 307 с переменным усилием выставлен на 0%, золотник 311 переводится в режим стопора, так что управляемый клапан 330 вентилируется и перемещается во второе положение, стопорный контур 333 открывается, а фиксирующий штифт 325 вентилируется и входит в углубление 327. Если выбирают коэффициент заполнения 0% как экстремальное положение вдоль рабочего хода золотника для открытия стопорного контура 333, вентилирования вспомогательного клапана 330, и вентилирования фиксирующего штифта 325 с его вхождением в углубление 327, в случае если теряется мощность или управление, фазовращатель по умолчанию может переместиться в заблокированное положение, что улучшит гарантированность положения фазовращателя. Следует отметить, что указанные выше значения коэффициента заполнения в процентах приведены в качестве неограничивающих примеров, и что в альтернативных вариантах осуществления изобретения для перемещения золотника золотникового клапана между различными областями могут использоваться другие коэффициенты заполнения. Например, при коэффициенте заполнения, равном 100%, стопорный контур 333 альтернативно может быть открыт, управляемый клапан 330 провентилирован, фиксирующий штифт 325 провентилирован и вставлен в углубление 327. В этом примере стопорная область золотникового клапана может соседствовать с областью опережения, а не с областью запаздывания. В другом примере режим стопора может задействоваться при 0% коэффициенте заполнения, а коэффициенты заполнения, равные примерно 30%, 50% и 100%, могут перемещать золотник в положения, соответствующие режиму опережения, нулевому режиму и режиму запаздывания. Аналогичным образом, область опережения в этом примере соседствует со стопорной областью.
В течение существования выборочных условий контроллер может картировать одну или несколько областей рабочего хода золотника, варьируя командный коэффициент заполнения, подаваемый на золотниковый клапан, и коррелируя его с соответствующими изменениями в положении фазовращателя. Например, как разъясняется со ссылкой на фиг. 13 - фиг. 14, переходная область между стопорной областью и областью запаздывания рабочего хода золотника, также называемая здесь «бесполетной зоной», может быть картирована путем коррелирования перемещения золотникового клапана из стопорной области в область запаздывания с движением фазовращателя из среднезаблокированного положения в сторону положения запаздывания. В альтернативных осуществлениях, когда стопорная область соседствует с областью опережения, «бесполетная» зона может находиться между стопорной областью и областью опережения рабочего хода золотника.
Показанный на фиг. 3 фазовращатель движется в сторону положения опережения. Для перевода фазовращателя в сторону положения опережения коэффициент заполнения увеличивают до значения, большего 50%, а опционально - до 100%. В результате усилие воздействия соленоида 307 на золотник увеличивается, и золотник 311 перемещается вправо, к области опережения, и работает в режиме опережения, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В показанном режиме опережения буртик 311 а перекрывает линию 312, а линии 313 и 314 остаются открытыми. В таком сценарии импульсы крутящего момента распределительного вала нагнетают давление в камеру 303 запаздывания, принуждая жидкость перетекать из камеры 303 запаздывания в камеру 302 опережения, тем самым перемещая лопасть 304 в направлении, показанном стрелкой 345. Гидравлическая жидкость вытекает по линии 312 из камеры 303 запаздывания к золотниковому клапану 309 между буртиками 311а и 311b золотника и возвращается обратно в центральную линию 314 и линию 312, ведущую к камере 302 опережения. Управляемый клапан удерживается в первом положении, блокируя стопорные линии 328 и 334.
В альтернативном примере для перевода фазовращателя в сторону положения запаздывания коэффициент заполнения золотникового клапана уменьшают до значения, меньшего 50%, а опционально - вплоть до 30%. В результате усилие воздействия соленоида 307 на золотник уменьшается, и золотник 311 перемещается влево, к области запаздывания, и эксплуатируется в режиме запаздывания, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В режиме запаздывания буртик 311b перекрывает линию 313, а линии 312 и 314 остаются открытыми. В таком сценарии импульсы крутящего момента распределительного вала нагнетают давление в камеру 302 опережения, принуждая жидкость перетекать из камеры 302 опережения в камеру 303 запаздывания, тем самым перемещая лопасть 304 в направлении, обратном направлению, показанному стрелкой 345. Гидравлическая жидкость по линии 312 вытекает из камеры 302 опережения к золотниковому клапану 309 между буртиками 311 а и 311b золотника и возвращается обратно в центральную линию 314 и линию 313, ведущую к камере 303 запаздывания. Управляемый клапан удерживается в первом положении, блокируя стопорные линии 328 и 334.
Еще в одном примере для перевода фазовращателя в положение промежуточного фазового угла (или в среднезаблокированное положение), коэффициент заполнения золотникового клапана уменьшают до 0%. В результате усилие воздействия соленоида 307 на золотник 311 уменьшается, и золотник 311 перемещается влево, к стопорной области, и работает в режиме стопора, пока усилие пружины 315 не уравновесит усилие соленоида 307. В режиме стопора буртик 311b золотника перекрывает линии 312, 313 и 314, а буртик 311 с золотника перекрывает линию 319а, не давая ей создать давление в линии 332, чтобы управляемый клапан переместился во второе положение. При таком развитии событий импульсы крутящего момента распределительного вала не обеспечивают приведения в движение. Наоборот, гидравлическая жидкость проходит из камеры 302 опережения через стопорную линию 328 к вспомогательному клапану 330 через общую линию 329 и возвращается обратно к центральной линии 314 и линии 313, ведущей в камеру 303 запаздывания.
На фиг. 4 в качестве примера иллюстрируется программа 400 регулирования работы фазовращателя ИФГ в зависимости от условий работы двигателя. Программа 400 может исполняться контроллером двигателя, таким как показанный на фиг. 1 - фиг. 3 контроллер 12, в начале ездового цикла двигателя с целью обеспечения правильной установки фаз газораспределения в течение всего ездового цикла.
Программа на этапе 402 включает в себя, после того, как был запущен двигатель, оценивание и/или измерение условий работы двигателя. К условиям работы двигателя могут быть отнесены, например, частота вращения двигателя, температура двигателя, окружающие условия (температура окружающего воздуха давление окружающего воздуха, влажность и т.п.), запрос крутящего момента, давление в коллекторе, расход воздуха в коллекторе, нагрузка адсорбера, состояние каталитического нейтрализатора отработавших газов, температура масла, давление масла, время, в течение которого не работал двигатель транспортного средства и т.п.
В одном примере при предыдущем отключении двигателя (как рассматривается со ссылкой на фиг. 6) и перед предстоящим перезапуском двигателя фазовращатель мог быть переведен в выбранное положение в пределах своего рабочего диапазона для того, чтобы при перезапуске фазовращатель находился в выбранном положении. Выбранное положение могли выбрать в ожидании определенных условий запуска при следующем ездовом цикле. В одном примере, в ожидании холодного запуска в процессе предшествующего выполнения программы фазовращатель мог быть переведен в положение запаздывания. Альтернативно, при предыдущем отключении фазовращатель мог быть выставлен в положение запаздывания с целью снижения искровой детонации при запуске или раскручивании горячего двигателя или с целью снижения крутящего момента в процессе запуска для лучшего управления нагрузкой и более плавных запусков. В другом примере, в ожидании холодного запуска в процессе предыдущего исполнения программы отключения фазовращатель мог быть отрегулирован в положение опережения с целью увеличения компрессионного подогрева для того, чтобы способствовать запуску двигателя, работающего на топливах с малым выходом летучих веществ. Еще в одном примере, в ожидании больших импульсов крутящего момента распределительного вала при торможении двигателя, в процессе предыдущего выполнения программы фазовращатель мог быть выставлен в среднезаблокированное положение без вставления фиксирующего штифта. При перемещении золотника к заблокированному положению и прохождении им области запаздывания (или опережения - в зависимости от того, какая из этих областей будет ближе к стопорной области), такие импульсы кручения могут двинуть фазовращатель дальше среднезаблокированного положения и снизить вероятность того, что штифт будет правильно выровнен для того, чтобы могло состояться блокирование. Еще в одном примере, в ожидании следующего события запуска, требующего нахождения фазовращателя в заблокированном положении, фазовращатель мог быть выставлен в среднезаблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом. Положение, в которое фазовращатель был выставлен при предыдущем исполнения программы отключения, здесь и далее по тексту может называться «положением по умолчанию».
На этапе 404 программа включает в себя выполнение рассматриваемого со ссылкой на фиг. 7 диагностической программы для идентификации условий, которые могут привести к ухудшению рабочих качеств фазовращателя. Если будут диагностированы какие-либо из подобных условий, контроллер может установить соответствующие флаги, задающие блокирование фазовращателя со вставленным фиксирующим штифтом, даже если блокирование фазовращателя и не требовалось по другим причинам. Например, в ответ на обнаружение ухудшения рабочих качеств фазовращателя, может быть вставлен фиксирующий штифт, чтобы можно было избежать ненадлежащего управления положением фазовращателя (когда командное и текущее положения фазовращателя не будут совпадать). Дополнительные возможные примеры рассматриваются со ссылкой на фиг. 7.
После завершения диагностики на этапе 404 программа переходит на этап 406 для выявления того, не присутствует ли условие холодного запуска двигателя. Существование условий холодного запуска может быть подтверждено, если температура двигателя или температура каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже пороговой температуры и/или если с момента предыдущего отключения двигателя истек пороговый период времени. Если условия холодного запуска двигателя подтверждаются, то программа переходит на этап 412, на котором контроллер может проверить то, допускают ли существующие условия, чтобы фазовращатель был переведен из положения по умолчанию в положение, требующееся для снижения выбросов, характерно высоких при холодном запуске двигателя. Например, если температура масла в двигателе ниже порогового значения, то перевод фазовращателя может быть отложен ввиду повышенной вязкости масла в подсистеме 220, что может привести к несогласованности условий работы двигателя и положений фазовращателя. В некоторых примерах выполняемый на этапе 404 диагностический программа может устанавливать флаг, указывающий на такое условие (смотри этап 740 на фиг. 7), так как несогласованность условий работы двигателя и положений фазовращателя может привести к нестабильности горения и ухудшению работы двигателя. В других примерах диагностическая программа на этапе 404 может установить флаг, указывающий на то, что пришли в негодность датчики распределительного вала или соленоиды, что может сделать неэффективным управление переводом фазовращателя в положение для холодного запуска.
Продолжая с этапа 412, если условия работы двигателя допускают изменение положения фазовращателя, например, допускают перевод его в положение, при котором снижаются характерные для холодного запуска выбросы в атмосферу, то на этапе 416 контроллер двигателя может дать команду на такую регулировку положения, которая выполняется по программе 500, показанной на фиг. 5. Если условия не допускают изменения положения фазовращателя, то контроллер на этапе 414 может сохранить положение фазовращателя по умолчанию, пока не будут достигнуты условия, допускающие изменения положения фазовращателя, например, пока двигатель не будет достаточно прогрет.Если положением по умолчанию является то положение, в котором фиксирующий штифт не вставлен, то сохранение положения фазовращателя по умолчанию может включать в себя выполнение команды фиксированного положения в положении по умолчанию при управлении с обратной связью в соответствии со способом, который может быть выполнен по программе 500. Если положением по умолчанию является заблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом, то фазовращатель могут оставить в положении по умолчанию со вставленным фиксирующим штифтом до тех пор, пока условия не позволят изменить положение фазовращателя или разблокировать фиксирующий штифт.
Продолжая выполнение программы на этапе 418, контроллер двигателя может определить достаточность прогрева двигателя, например, выяснив, поднялась ли температура каталитического нейтрализатора выше температуры активации. Если двигатель прогрет, то на этапе 424 контроллер может выполнить регулировку фазовращателя по условиям работы двигателя. После подачи команды на это действие, фазовращатель может работать при управлении с обратной связью, пока условия не продиктуют иного. Как только двигатель будет прогрет, положение фазовращателя могут регулировать для обеспечения оптимальных рабочих характеристик и топливной экономичности. Если на этапе 418 двигатель еще не прогрет, то на этапе 420 могут оставить фазовращатель в положении запаздывания до тех пор, пока двигатель не прогреется.
Если на этапе 406 по условиям работы двигателя не будет подтверждено существования условий холодного запуска, то на этапе 408 контроллер может определить, удовлетворены ли условия теплого запуска или условия холостого хода. Если условия теплого запуска или холостого хода будут удовлетворены, то контроллер будет способен на этапе 424 выполнить регулировку фазовращателя по условиям работы двигателя. После подачи команды на это действие, фазовращатель может работать под управлением с обратной связью, пока условия не продиктуют иного. Затем выполнение программы завершается.
Если на этапе 408 условия работы двигателя не укажут на условия теплого запуска или на условия холостого хода, то на этапе 410 контроллер может определить, не удовлетворены ли условия отключения. Если условия отключения будут удовлетворены, контроллер по текущим условиям работы двигателя может определить подходящее для отключения положение фазовращателя, и перевести фазовращатель в найденное подходящее для отключения положение в соответствии с программой, показанной на фиг. 6. Затем выполнение программы завершается.
На фиг. 5 показана программа 500 для управления с обратной связью положением фазовращателя в целом. Программа начинается этапом 502, на котором выполняют начальный диагностическая программа, описанная со ссылкой на фиг. 7, который может активировать или деактивировать флаги, указывающие на то, какой тип фазорегулирования подходит для существующих условий работы двигателя. Например, первый флаг может указывать на то, что управление с обратной связью не будет выполняться, и вместо этого фазовращатель должен быть направлен в среднезаблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом, в то время как другой флаг может указывать на то, фазовращатель нужно оставить в конкретном положении без вставления фиксирующего штифта. Положение, в котором требуется оставить фазовращатель без вставления фиксирующего штифта, может быть определенным заблокированным положением (например, среднезаблокированным положением), или положением, смещенным относительно заблокированного положения в сторону опережения или запаздывания. К примеру, в ответ на обнаружение неисправности датчика положения кулачка, может быть установлен флаг на отмену управления с обратной связью положением фазовращателя с последующей подачей команды на направление фазовращателя в среднезаблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом. В другом примере в ответ на то, что температура масла в двигателе ниже порогового значения, может быть активирован флаг, указывающий на то, что фазовращатель нужно оставить в его нынешнем положении без вставления фиксирующего штифта. То есть, если флаг был активен в начале выполнения диагностической программы, то этот флаг можно деактивировать, если ранее выявленная неполадка двигателя была исправлена, тем самым разрешив возобновление управления с обратной связью положением фазовращателя.
Продолжая на этапе 504, если диагностическая программа 700 устанавливает флаг, указывающий на недоступность управления с обратной связью для текущих условий работы двигателя, то выполнение программы 500 может быть прекращено. В противоположном случае, выполнение способа продолжается этапом 506, на котором выясняют, было ли найдено и доступно ли целевое положение удерживания. Если выполненный на этапе 502 диагностическая программа активировала флаг, предлагая целевое положение, в котором следует удерживать фазовращатель, например, заблокированное положение, тогда на этапе 508 целевое положение удерживания может быть установлено как целевое положение кулачка для данной программы фазорегулирования. Можно понимать, что целевое положение удерживания может быть любым положением в пределах рабочего диапазона фазовращателя. Например, целевое положение удерживания может быть положением, смещенным от нуля в сторону запаздывания в случае, если выполняется команда на отключение и ожидается холодный запуск. В таком случае удерживание фазовращателя в целевом положении запаздывания может обеспечить более высокий к.п.д. двигателя в процессе холодного запуска, то есть в условиях, в которых активное фазорегулирование недоступно. Если на этапе 505 не будет активен флаг, указывающий целевое положение удерживания, тогда на этапе 510 целевое положение кулачка может быть определено по условиям работы двигателя. Следует понимать, что целевое положение кулачка может быть любым положением в пределах рабочего диапазона фазовращателя. Например, если сочетание условий работы двигателя и воздействия на педаль акселератора указывают на существование запроса на увеличение мощности, то целевое положение кулачка может быть положением опережения. Однако если условия работы двигателя (например, холодное масло) указывают на недоступность целевого положения, тогда положение кулачка может быть выставлено в положение запаздывания. В качестве другого примера, если сочетание условий работы двигателя и воздействия на педаль акселератора указывают на существование запроса экономии топлива, целевым положением кулачка может быть положение запаздывания, однако, если условия работы двигателя (например, альтитуда) указывают на положение кулачка с опережением, тогда целевым положением кулачка становится положение с опережением. Еще одним примером может быть ситуация, когда условия (например, высокая температура масла) работы двигателя и воздействие на педаль акселератора указывают на то, что целевое положение кулачка находится достаточно близко к положению по умолчанию, тогда целевым положением становится среднезаблокированное положение без вставления фиксирующего штифта.
После определения целевого положения, на этапе 512 контроллер может определить, вставлен ли фиксирующий штифт фазовращателя. То есть, контроллер может определить, заблокирован или разблокирован фазовращатель. В случае если регулировка фаз газораспределения с обратной связью разрешена, но фиксирующий штифт вставлен, тогда на этапе 514 может быть выполнен рассматриваемый со ссылкой на фиг. 8 робастный способ 800 разблокирования, который позволит перевести фазовращатель в целевое положение кулачка.
После разблокирования фазовращателя, на этапе 516 контроллер может определить, в какую сторону - опережения или запаздывания - сдвинуто целевое положение относительно текущего положения фазовращателя. Определение целевого положения фазовращателя относительно его текущего положения может основываться на сравнении целевого положения с показаниями датчика положения кулачка. В одном примере, когда целевое положение фазовращателя совпадает с текущим положением фазовращателя (или смещено от текущего положения меньше, чем на пороговое расстояние), для сохранения текущего положения фазовращателя золотниковому клапану, если он уже не находится в нулевой области, может быть дана команда на переход в нулевую область (и на работу в режиме удерживания).
Тем не менее, если целевое положение фазовращателя относительно его текущего положения смещено в сторону опережения, то на этапе 522 контроллер может дать команду на перевод фазовращателя из текущего в целевое положение, управляя золотниковым клапаном 311 в режиме опережения и перемещая золотник в область опережения золотникового клапана. Как было рассмотрено ранее, положение золотника может быть изменено регулированием коэффициента заполнения, задаваемого соленоиду золотникового клапана. После того, как положение золотникового клапана было изменено, для того, чтобы сместить положение фазовращателя в сторону опережения, может быть использовано гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка. В частности, опережающие импульсы кручения кулачка могут привести в движение поток гидравлической жидкости из камеры запаздывания фазовращателя через контур фазорегулирования в камеру опережения фазовращателя. Изменение положения фазовращателя в сторону опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из исходного положения, которое дает большее запаздывание (то есть, находится дальше от стенки камеры запаздывания) в конечное положение, которое дает меньшее запаздывание (то есть, находится ближе к стенке камеры запаздывания). В альтернативном варианте изменение положения фазовращателя в сторону опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из исходного положения запаздывания в заблокированное положение (среднезаблокированное положение). Еще в одном примере изменение положения фазовращателя в сторону опережения может включать в себя изменение положения фазовращателя из исходного положения запаздывания (в области запаздывания) в конечное положение опережения (в области опережения). В другом примере положение фазовращателя изначально может быть заблокированным положением, и фазовращатель может быть переведен в целевое положение, являющееся положением опережения. Кроме того, положение фазовращателя изначально может быть положением меньшего опережения (то есть ближе к стенке камеры опережения), и фазовращатель может быть переведен в целевое положение большего опережения (то есть дальше от стенки камеры опережения). После того, как будет выполнена эта команда фазорегулирования, контроллер может собрать данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя и использовать их для определения того, нужно ли выполнять новую команду фазорегулирования, чтобы еще изменить положение фазовращателя для того, чтобы достичь значения целевого положения кулачка. Например, если выполнение изначальной поданной фазовращателю команды не приведет к тому, что фазовращатель перейдет в новое положение, находящееся в целевом положении фазовращателя с заданным допуском, подается новая команда для того, чтобы переместить фазовращатель ближе к целевому положению. При необходимости дополнительного фазорегулирования программа 500 может быть выполнена снова.
В случае если целевое положение фазовращателя запаздывает относительно его текущего положения, перед перемещением фазовращателя в требуемое положение, для того, чтобы улучшить исполнение золотниковым клапаном команд на запаздывание, контроллер может избирательно картировать переходную область между стопорной областью и областью запаздывания, определяемую здесь как «бесполетная зона». Картирование может быть выполнено на этапе 518 (путем выполнения программы, рассматриваемой со ссылкой на фиг. 13) перед переводом золотникового клапана 311 в область запаздывания значений коэффициента заполнения. Картирование можно выполнять избирательно при поступлении команд на запаздывание, когда пороговый период времени истечет или пороговое расстояние будет пройдено с последней итерации картирования, в течение первого количества команд на запаздывание, выполненных с начала данного ездового цикла транспортного средства. Периодическое адаптивное распознавание бесполетной зоны улучшает управление положением фазовращателя за счет обновления хранящихся в памяти значений коэффициента заполнения, соответствующих различным скоростям регулирования в сторону запаздывания, которые могут быть скомандованы контроллером двигателя. То есть, если значение коэффициента заполнения для наибольшей скорости регулирования в сторону запаздывания будет неточным, и контроллер задаст это значение в качестве командного, то может случиться случайное включение стопорного контура, что может привести к непредсказуемым движениям фазорегулирования. То есть, фазовращатель, когда для него поступит команда на перемещение в сторону запаздывания, может быть заблокирован в его текущем положении.
Следует понимать, что в альтернативном осуществлении стопорная область может соседствовать с областью опережения, и в этом случае контроллер может избирательно картировать бесполетную зону, если целевое положение фазовращателя будет смещено в сторону опережения относительно его текущего положения. Картирование может быть выполнено перед тем, как на этапе 522 давать команду фазовращателю на перемещение в определенное положение, и может улучшить исполнение команды на перемещение золотникового клапана в сторону запаздывания. После того, как будет картирована бесполетная зона и будут обновлены значения коэффициента заполнения для подачи команды золотниковому клапану 311 на перемещение в область запаздывания рабочего диапазона золотникового клапана, на этапе 520 контроллер может дать команду фазовращателю на движение из текущего положения в целевое положение за счет перемещения золотникового клапана 311 в область запаздывания. Затем, для изменения положения фазовращателя в сторону запаздывания может быть использовано гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка В частности, запаздывающие импульсы кручения кулачка могут привести в движение поток гидравлической жидкости из камеры опережения фазовращателя через контур фазорегулирования в камеру запаздывания фазовращателя.
В одном примере изначально фазовращатель может находиться в положении большего опережения (дальше от стенки камеры опережения), а целевое положение фазовращателя может быть положением меньшего опережения, но все еще в области опережения фазовращателя (ближе к стенке камеры опережения). В другом примере изначально фазовращатель может находиться в положении опережения, а целевым его положением может быть заблокированное положение. В другом примере изначально фазовращатель может находиться в положении опережения, а целевым его положением может быть положение запаздывания (в области запаздывания фазовращателя). Еще в одном примере изначально фазовращатель может находиться в заблокированном положении, а целевым его положением может быть положение запаздывания. Еще в одном примере, изначально фазовращатель может находиться в положении меньшего запаздывания, то есть ближе к стенке камеры запаздывания, а целевым его положением может быть положение большего запаздывания, то есть дальше от стенки камеры запаздывания.
После того, как будет выполнена команда фазорегулирования, контроллер может собрать данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя и использовать их для определения того, нужно ли выполнять новую команду фазорегулирования, чтобы снова отрегулировать положение фазовращателя с целью достижения целевого положения кулачка. Например, если выполнение изначальной команды фазовращателю не приведет к тому, что фазовращатель перейдет в новое положение, являющееся целевым положением фазовращателя с заданным допуском, может потребоваться дополнительное фазорегулирование, и программа 500 может быть выполнена снова для того, чтобы посредством управления по обратной связи переместить фазовращатель в положение, которое будет ближе к его целевому положению.
Если определяют существование условий отключения, например, как на этапе 410 программы 400, то может быть выполнена приведенная в качестве примера программа 600 для того, чтобы правильно расположить фазовращатель для ожидаемых разнообразных условий запуска на следующем ездовом цикле. По условиям работы двигателя, на этапе 602 можно определить целевое положение при отключении. Например, если показания датчика температуры окружающего воздуха указывают на то, что очень холодно (то есть температура ниже нижней пороговой температуры), то при отключении распределительные валы можно повернуть в сторону опережения, чтобы обеспечить компрессионный нагрев для следующего запуска двигателя. В качестве другого примера, если показания датчика температуры окружающего воздуха указывают на то, что очень жарко (то есть температура выше верхней пороговой температуры), то при отключении распределительные валы можно повернуть в сторону запаздывания для снижения вероятности детонации двигателя и достижения более плавного следующего запуска. Положение при отключении фазовращателя здесь и далее по тексту также может называться «положением по умолчанию», когда его используют для определения исходного положения фаз газораспределения при запуске двигателя на следующем ездовом цикле. Следует понимать, что для фазовращателя ИФГ со среднезаблокированным положением, положением при отключении может быть любое положение в пределах рабочего диапазона фазовращателя. Кроме того, отключение может застать фазовращатель в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, или в любом положении в пределах рабочего диапазона фазовращателя без вставления фиксирующего штифта, включая, в том числе, заблокированное положение. Следует понимать, что положение при отключении, в котором фиксирующий штифт не вставлен, позволяет положению по умолчанию фазовращателя при запуске не обязательно быть среднезаблокированным положением. В таком случае, фазовращатель могут удерживать в этом положении по умолчанию при последующем запуске посредством управления с обратной связью фазами газораспределения пока температура масла в двигателе не пройдет критическую температуру. Отключение в среднезаблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом может быть желательным для того, чтобы запуск выполнялся быстрее и с меньшими выбросами в атмосферу, например. В другом примере, для следующего ездового цикла может ожидаться холодный запуск, и в этом случае может быть желательна команда на отключение в положении запаздывания. Отключение в положении запаздывания может указать контроллеру на то, что после следующего запуска двигателя фазовращатель следует удерживать в положении запаздывания.
Далее, на этапе 604 определяют, было ли положение при отключении заблокированным положением. Если положение при отключении является заблокированным положением со вставленным фиксирующим штифтом, то на этапе 608 фазовращатель при необходимости может быть перемещен в заблокированное положение, а фиксирующий штифт может быть вставлен для удерживания фазовращателя в заблокированном положении. В одном примере фазовращатель мог находиться не в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта, и тогда золотниковый клапан можно было бы переместить в стопорную область для перемещения фазовращателя в заблокированное положение. Как рассматривается со ссылкой на фиг. 9, для того, чтобы вставить фиксирующий штифт, золотниковый клапан можно переместить в стопорную область в соответствии со способом 900. В альтернативном примере фазовращатель могли удерживать в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта, и в этом случае, для того, чтобы вставить фиксирующий штифт, золотниковый клапан может быть перемещен в стопорную область в соответствии со способом 900. Еще в одном примере, до определения положения при отключении фазовращатель мог находиться в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, и при этом может не потребоваться выполнение движений фазорегулирования. Можно полагать, что положение при отключении будет заблокированным положением со вставленным штифтом, если проанализированные на этапе 602 условия работы двигателя не позволят управлять фазовращателем с обратной связью. После того, как фазовращатель будет перемещен в заблокированное положение и фиксирующий штифт будет вставлен, на этапе 610 двигатель может быть отключен, чем завершится выполнение способа 600.
Если на этапе 604 будет определено, что положение при отключении не является заблокированным положением со вставленным фиксирующим штифтом, то на этапе 616 целевым положением кулачка может быть установлено положение при отключении, найденное на этапе 602. В зависимости от того, как будут расположены относительно друг друга положение при отключении и текущее положение фазовращателя, после этого могут быть выполнены различные процедуры позиционирования фазовращателя. Если положение при отключении совпадает с текущим положением фазовращателя, то на этапе 628 двигатель может быть отключен без дополнительного предварительного фазорегулирования, и выполнение способа 600 будет завершено.
На этапе 618 может быть определено, не смещено ли положение при отключении в сторону опережения относительно текущего положения. Если положение при отключении будет положением большего опережения, чем текущее положение фазовращателя, то на этапе 620 контроллер может подать команду на перевод фазовращателя из его текущего положения в положение при отключении посредством выполнения показанного на фиг. 5 способа 500, причем положение при отключении будет целевым положением. То есть фазовращатель можно двинуть в сторону опережения в положение при отключении путем перемещения золотникового клапана в область опережения. В одном примере изначально положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть положением меньшего запаздывания, но все еще в области запаздывания. В другом примере изначально положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть заблокированным положением без вставления фиксирующего штифта. Еще в одном примере, изначально положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть положением опережения. Еще в одном примере изначально положение фазовращателя может быть заблокированным положением со вставленным или не вставленным фиксирующим штифтом, а положение при отключении может быть положением опережения. Еще в одном примере изначально положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть положением большего опережения. После того, как будет исполнена эта команда фазорегулирования, могут быть собраны данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя, которые может использовать контроллер для выяснения того, может ли понадобиться новая команда фазорегулирования, чтобы снова отрегулировать положение фазовращателя ближе к целевому положению кулачка, то есть если исполнение изначальных команд не привело к перемещению фазовращателя в новое положение, совпадающее с положением при отключении с заданным допуском. Если требуется дополнительное фазорегулирование, то способ 500 может быть выполнен снова, причем фиксированным целевым положением будет установлено положение при отключении. После того, как фазовращатель достиг положения при отключении с заданным допуском, на этапе 612 двигатель может быть отключен, а выполнение способа 600 завершено.
В случае если положение при отключении смещено относительно текущего положения фазовращателя в сторону запаздывания, перед тем, как переводить золотниковый клапан 311 в область запаздывания значений коэффициента заполнения, контроллеру сначала может потребоваться на этапе 624 (посредством способа 1300) адаптировать текущие данные «бесполетной зоны». Такое адаптивное распознавание может быть полезным для управления фазовращателем, так как процесс обновляет хранящиеся в памяти значения коэффициента заполнения, соответствующие различным скоростям фазорегулирования в сторону запаздывания, которые могут быть заданы командами контроллера 306. Если значение коэффициента заполнения для наибольшей скорости фазорегулирования в сторону запаздывания будет неточным, и контроллер задаст это значение в качестве командного значения коэффициента заполнения, то может случиться случайное включение стопорного контура, что может привести к непредсказуемым движениям фазорегулирования.
Следует понимать, что в альтернативном примере стопорная область может соседствовать с областью опережения, а не с областью запаздывания, и тогда адаптивное распознавание бесполетной зоны может произойти до выполнения этапа 620, когда положение при отключении будет смещено относительно текущего положения фазовращателя в сторону опережения. В этом примере процесс распознавания может обновить хранящиеся в памяти значения коэффициента заполнения, соответствующие различным скоростям фазорегулирования в сторону опережения, которые могут быть заданы командами контроллера 306 двигателя.
После того, как будут выяснены значения коэффициента заполнения, подходящие для подачи золотниковому клапану 311 команды на перемещение в область запаздывания, на этапе 626 контроллер может подать команду фазовращателю на движение из своего текущего положения в положение при отключении в соответствии с показанным на фиг. 5 способом 500, причем в качестве целевого положения будет задано положение при отключении. В одном примере изначальное положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть положением меньшего опережения в области запаздывания. В другом примере изначальное положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть заблокированным положением без вставления фиксирующего штифта. В другом примере изначальное положение фазовращателя может быть положением опережения, а положение при отключении может быть положением запаздывания. Еще в одном примере изначальное положение фазовращателя может быть заблокированным положением со вставленным или не вставленным фиксирующим штифтом, а положение при отключении может быть положением запаздывания. В другом примере изначальное положение фазовращателя может быть положением запаздывания, а положение при отключении может быть положением большего запаздывания. После того, как будет исполнена эта команда фазорегулирования, могут быть собраны данные обратной связи по результирующему положению фазовращателя, которые может использовать контроллер для выяснения того, может ли понадобится новая команда фазорегулирования, чтобы дополнительно отрегулировать положение фазовращателя с целью достижения значения целевого положения кулачка, то есть если исполнение изначальных команд не привело к переводу фазовращателя в новое положение, совпадающее с положением при отключении с заданным допуском. Если требуется дополнительное фазорегулирование распределительного вала, то способ 500 может быть выполнен снова, причем фиксированным целевым положением будет установлено положение при отключении. После того, как фазовращатель достигнет положения при отключении с заданным допуском, на этапе 626 двигатель может быть отключен, а выполнение способа 600 завершено.
Показанный на фиг. 7А способ 700 обеспечивает определение того, какое из следующих действий выполнять: перевести фазовращатель в заблокированное положение и удерживать его там со вставлением фиксирующим штифтом; перевести фазовращатель в заблокированное положение и удерживать его там без вставления фиксирующего штифта; или перемещать фазовращатель при управлении фазами газораспределения с обратной связью. Перевод фазовращателя в заблокированное положение может включать в себя вначале перемещение золотникового клапана или в область запаздывания или в область опережения, а затем перемещение золотникового клапана в нулевую область, как описывается в способе 900. Удерживание фазовращателя в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта может включать в себя сохранение положения золотникового клапана в нулевой области. Удерживание фазовращателя в заблокированном положении со вставлением фиксирующего штифта может включать в себя перемещение золотникового клапана в стопорную область для вставления фиксирующего штифта.
На этапе 702 оценивают условия работы двигателя. Оцениваемые условия могут включать в себя, например, частоту вращения двигателя, температуру двигателя, генерируемые двигателем температуру и давление масла. Кроме того, могут быть считаны показания одного или нескольких датчиков, выполненных с возможностью определения положения кулачка, с целью вынесения вывода о возможных неисправностях различных компонентов аппаратной части. На этапе 704 генерируемое двигателем давление масла может быть сравнено с пороговым давлением. Если генерируемое двигателем давление масла будет ниже порогового давления, то на этапе 708 могут быть приняты меры для перевода фазовращателя в заблокированное положение и удерживания его в этом положении со вставленным фиксирующим штифтом. Если ранее фазовращатель удерживали в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта, то на этапе 706 может быть деактивирован флаг, указывающий на удерживание фазовращателя в этом положении без вставления фиксирующего штифта, так как предполагается активация флага, указывающего на то, что фазовращатель будет удерживаться в этом положении, но со вставленным фиксирующим штифтом. На этапе 708 может быть выполнена последовательность действий в соответствии со способом 710 (фиг. 7В) по переводу фазовращателя в заблокированное положение и вставлению фиксирующего штифта. При существовании первого условия, например, при повышенной частоте вращения двигателя, перевод фазовращателя в заблокированное положение может включать в себя предварительное позиционирование фазовращателя в положении, смещенном относительно заблокированного положения в сторону опережения, причем конкретное положение выбирают по магнитудам и частотам кручения кулачка, например, по магнитудам и частотам кручения в сторону запаздывания. При таком сценарии фазовращатель может быть установлен в заблокированное положение запаздывающими крутящими моментами кулачка. При существовании второго условия, например, при пониженной частоте вращения двигателя, перевод фазовращателя в заблокированное положение может включать в себя перевод фазовращателя сразу в заблокированное положение без предварительного позиционирования. При существовании и первого, и второго условий удерживание фазовращателя в заблокированном положении со вставлением фиксирующего штифта может предусматривать перемещение золотникового клапана из нулевой области в стопорную область для того, чтобы вставить фиксирующий штифт. При существовании первого условия золотниковый клапан может быть перемещен из нулевой области в стопорную область на протяжении импульсов кручения кулачка. При существовании второго условия золотниковый клапан может быть перемещен из нулевой области в стопорную область между импульсами кручения кулачка. Затем могут контролировать давление масла в двигателе, и если оно поднимется выше порогового давления, то фазовращатель можно будет перевести в положение без вставления фиксирующего штифта, как будет описано далее по тексту при раскрытии способа 710.
Далее, если на этапе 704 будет оценено, что давление масла в двигателе превышает пороговое давление, то на этапах 714, 716, 718, 722 могут быть оценены различные параметры распределительного вала, и обнаружение неполадок по любому из оцениваемых параметров может привести к тому, что будет выполнено общее действие. В частности, на этапе 714 по результатам диагностики электрической цепи соленоида может быть определено наличие или отсутствие неполадок соленоида золотникового клапана. На этапе 716 по результатам диагностики положения кулачка может быть определено наличие или отсутствие нарушения взаимного расположения распределительного и коленчатого валов. На этапе 718 по результатам диагностики электрической цепи датчика положения кулачка может быть определено наличие или отсутствие неполадок датчика положения распределительного вала. В ответ на обнаружение неполадок одного или более из следующего: соленоида золотникового клапана, датчика положения кулачка, стопорного контура, если будут обнаружены случайные действия в бесполетной зоне, или если будет получена команда на отключение двигателя при нахождении фазовращателя в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, на этапе 726 фазовращатель может быть перемещен в заблокированное положение и может удерживаться в этом положении со вставленным штифтом. Кроме того, может быть активирован флаг, указывающий на удерживание фазовращателя в этом положении со вставленным фиксирующим штифтом.
В одном примере при существовании первого условия, например, при повышенной частоте вращения двигателя, перевод фазовращателя в заблокированное положение может включать в себя предварительное позиционирование фазовращателя в положении, смещенном относительно заблокированного положения в сторону опережения, причем конкретное положение определяется магнитудами и частотами кручения кулачка, например, величинами и частотами запаздывающего кручения. При таком сценарии фазовращатель может быть переведен в заблокированное положение запаздывающими кручениями кулачка. При существовании второго условия, например, при пониженной частоте вращения двигателя, перевод фазовращателя в заблокированное положение может включать в себя перевод фазовращателя сразу в заблокированное положение без предварительного позиционирования. При существовании как первого, так и второго условий удерживание фазовращателя в заблокированном положении со вставлением фиксирующего штифта может предусматривать перемещение золотникового клапана из нулевой области в стопорную область для того, чтобы вставить фиксирующий штифт. При существовании первого условия золотниковый клапан может быть перемещен из нулевой области в стопорную область при подаче импульсов кручения кулачка. При существовании второго условия золотниковый клапан может быть перемещен из нулевой области в стопорную область между импульсами кручения кулачка. При этом указанные импульсы крутящего момента могут быть запаздывающими импульсами кручения распределительного вала.
Если не будет удовлетворено ни одно из условий 714, 716, 718 и 722, то может быть оценена текущая температура масла в двигателе, которую на этапе 732 можно сравнить с пороговой температурой. Пороговая температура может определяться частотой вращения распределительного вала. Результатом низкой температуры двигателя может быть высокая вязкость гидравлической жидкости, что может повысить инерционность фазовращателя при управлении фазами газораспределения с обратной связью. Повышенная инерционность фазовращателя может привести к ухудшению рабочих характеристик двигателя. В случае если определяют, что температура масла в двигателе выше пороговой температуры, то на этапе 746 работа фазовращателя может быть возобновлена при управлении фазами газораспределения с обратной связью. Если фазовращатель удерживался в заблокированном положении со вставленным или не вставленным фиксирующим штифтом, то сначала можно деактивировать соответствующий флаг, чтобы указать на то, что существующие условия позволяют управлять фазами газораспределения с обратной связью. Управление с обратной связью фазами газораспределения может включать в себя снятие с фиксирующего штифта, если до этого фазовращатель удерживали в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом. Если фиксирующий штифт не был вставлен, то управление с обратной связью фазами газораспределения может включать в себя оставление фиксирующего штифта не вставленным.
Если определяют, что температура масла в двигателе ниже пороговой температуры, то на этапе 734 фазовращатель может быть автоматически переведен в заблокированное положение с последующим его удерживанием в заблокированном положении без вставленного фиксирующего штифта. Затем фазовращатель могут удерживать в заблокированном положении без вставленного штифта в течение заданного периода времени. В течение этого периода могут контролировать температуру масла в двигателе. На этапе 736, если за указанный период времени температура масла в двигателе не поднялась выше пороговой температуры, то золотниковый клапан может быть перемещен в стопорную область на этапе 740 для снижения генерируемого двигателем давление масла, подаваемого в стопорный контур и для вставления фиксирующего штифта. Альтернативно, если за период времени не будет получена другая команда на вставление фиксирующего штифта, то по истечении периода времени золотниковый клапан может быть автоматически перемещен в стопорную область для вставления фиксирующего штифта и удерживания фазовращателя в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом. Или же, на этапе 738 фазовращатель удерживают в заблокированном положении с не вставленным фиксирующим штифтом. При этом, когда фиксирующий штифт не вставлен, фазовращатель может осциллировать вокруг заблокированного положения, а не будет зафиксирован в заблокированном положении, как может быть тогда, когда фиксирующий штифт вставлен. Таким образом, если определяют, что температура масла в двигателе превысит пороговую температуру через непродолжительное время после того как фазовращатель изначально был переведен в заблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом, то фазовращатель может работать при управлении с обратной связью без необходимости того, чтобы сначала вынуть фиксирующий штифт, что уменьшает время реагирования на первоначальный запрос фазорегулирования.
В одном примере способ 700 может быть выполнен с системой двигателя, содержащей: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; фазовращатель изменения фаз газораспределения для регулировки клапанного распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков, и включает в себя блокировочный контур с фиксирующим штифтом; и золотниковый клапан с соленоидным приводом для регулирования положения фазовращателя. Система двигателя может также включать в себя контроллер с хранящимися в постоянной памяти машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: получать команду на перемещение фазовращателя в требуемое положение; и в ответ на команду, перемещать золотниковый клапан, чтобы используя гидравлическое давление, создаваемое крутящим моментом кулачка, отдельно от давления масла, генерируемого двигателем, перевести фазовращатель в требуемое положение. Контроллер затем может удерживать фазовращатель в требуемом положении с не вставленным фиксирующим штифтом на протяжении периода времени, причем фиксирующий штифт удерживают в не вставленном положении подаваемое в блокировочный контур генерируемое двигателем давление масла. В ответ на то, что во время удерживания или генерируемое двигателем давление масла будет ниже порогового давления, или температура масла в двигателе будет ниже пороговой температуры, контроллер может переместить золотниковый клапан в стопорную область для снижения генерируемого двигателем давления масла, подаваемого в блокировочный контур, и вставить фиксирующий штифт. Контроллер также может содержать инструкции для того, чтобы по истечении периода времени переместить золотниковый клапан в стопорную область для вставления фиксирующего штифта. Контроллер также может получить команду на разблокирование фазовращателя; и в ответ на каждое из того, что генерируемое двигателем давление масла будет выше порогового давления, и температура масла в двигателе будет выше пороговой температуры, контроллер затем может вывести золотниковый клапан из стопорной области. И, наоборот, в ответ на любое из того, что генерируемое двигателем давление масла будет ниже порогового давления, и температура масла в двигателе будет ниже пороговой температуры, контроллер может сохранять положение золотникового клапана в стопорной области. Таким образом, время реакции фазовращателя может быть уменьшено за счет избирательного вставления фиксирующего штифта в конкретных условиях, и удерживания фазовращателя в заблокированном положении без вставленного фиксирующего штифта в других условиях.
В том случае, если на этапе 704 будет выявлено низкое генерируемое двигателем давление масла, то может быть выполнен способ 710 (фиг. 7В), выполнение которого гарантирует, что случайное включение стопорного контура (333 на фиг. 3) не повлияет на способность контура фазорегулирования управлять положением фазовращателя. В частности, золотниковый клапан может быть перемещен в положение в стопорной области для снижения генерируемого двигателем давления масла, подаваемого в стопорный конур фазовращателя, что позволит вставить фиксирующий штифт и перекроет поток приводимой в движение крутящим моментом кулачка гидравлической жидкости через контуры фазорегулирования. Способ 710 может быть выполнен даже тогда, когда генерируемого крутящим моментом кулачка давления гидравлического масла, отдельно от генерируемого двигателем давления масла, будет достаточно для того, чтобы изменить положение фазовращателя системы изменения фаз газораспределения посредством золотникового клапана и привода от крутящего момента кулачка.
На этапе 746 (фиг. 7В) золотниковый клапан фазовращателя перемещают в стопорную область, например, выполняя показанный на фиг. 9 способ 900, и запускают таймер для измерения порогового времени ожидания. Перемещение золотникового клапана в стопорную область приводит к тому, что фазовращатель удерживается в приданном ему положении вставленным фиксирующим штифтом, который «аппаратно блокирует» фазовращатель. После того, как фазовращатель будет аппаратно заблокирован, на этапе 748 контролируют генерируемое двигателем давление масла в системе ИФГ. Если генерируемое двигателем давление масла в системе ИФГ превышало предустановленное пороговое давление масла продолжительное время, то способ 710 может вернуться к диагностической программе 700, а выполнение программы 710 завершается. Если генерируемое двигателем давление масла не превышало пороговое значение в течение продолжительного времени, то на этапе 756 может быть определено, не истек ли пороговый период времени с момента запуска таймера на этапе 746. До истечения порогового периода времени можно непрерывно контролировать генерируемое двигателем давление масла. По истечении порогового периода времени, на этапе 758 может быть увеличена частота вращения двигателя на холостом ходу для того, чтобы поднять давление масла в масляной подсистеме и тем самым поднять выше порогового значения генерируемое двигателем давление масла, воздействующее на фиксирующий штифт в блокировочном контуре. Кроме того, сбрасывают таймер. Таким образом, фазовращатель можно удерживать в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом до тех пор, пока генерируемое двигателем давление масла в системе ИФГ не станет достаточным для поддержания в блокировочном контуре давления, достаточного для того, чтобы был вынут фиксирующий штифт. Таким образом предупреждается случайное включение стопорного контура фазовращателя.
На фиг. 7С показан пример регулирования положения фазовращателя посредством регулирования положения золотникового клапана генерируемым двигателем давлением масла. В частности, на схеме 760 графиком 770 показано изменение генерируемого двигателем давления масла, графиком 780 показано изменение в фазовращателе давления, генерируемого крутящим моментом кулачка, а графиком 790 показано изменение коэффициента заполнения соленоида золотникового клапана. Все графики показывают изменение по времени, отложенному по оси х. До момента t1 времени и генерируемое крутящим моментом кулачка гидравлическое давление в контуре фазорегулирования фазовращателя, и генерируемое двигателем системное давление масла в стопорном и блокировочном контурах фазовращателя могут превышать свои соответствующие пороговые значения. В течение этого времени фазы газораспределения можно регулировать, переводя фазовращатель из положения в положение гидравлическим давлением, генерируемым крутящим моментом кулачка. То есть, гидравлическое давление, генерируемое крутящим моментом кулачка, может быть отделенным от гидравлического давления, генерируемого двигателем.
В момент t1 времени генерируемое двигателем давление масла может упасть ниже порогового давления 772, в то время как давление масла в фазовращателе, генерируемое крутящим моментом кулачка, может оставаться выше порогового давления 782. В ответ на падение давления масла, генерируемого двигателем, контроллер двигателя может зафиксировать положение фазовращателя, вставив фиксирующий штифт. За счет вставления фиксирующего штифта может быть отключен контур фазорегулирования, чем будет предупрежден конфликт между контуром фазорегулирования и стопорным контуром. В частности, в момент t1 времени коэффициент заполнения золотникового клапана фазовращателя может скачкообразно измениться с команды фазорегулирования на команду стопора, для того, чтобы дать команду на перемещение золотникового клапан в стопорную область. Перемещением золотникового клапана в стопорную область можно перевести фазовращатель в среднезаблокированное положение, подавая поток гидравлической жидкости через линии стопорного контура, а не через линии контура фазорегулирования. В данном примере импульсы крутящего момента распределительного вала могут оставаться не используемыми при переводе распределительного вала в среднезаблокированное положение. Кроме того, перемещение золотникового клапана в стопорную область может также снизить генерируемое двигателем давление масла в блокировочном контуре, что позволит вставить фиксирующий штифт.
Между моментами t1 и t2 генерируемое двигателем давление масла может оставаться ниже порогового значения, а генерируемое двигателем давление масла останется выше порогового значения 782. Соответственно, на протяжении этого временного отрезка, фазовращатель может удерживаться в среднезаблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом. В момент t2 может быть определено, что истек пороговый период времени после вставления фиксирующего штифта в момент t1, но давление масла в двигателе не поднялось. Поэтому, для способствования поднятию давления масла в двигателе, в момент t2 могут увеличить частоту вращения холостого хода двигателя (не показано). В промежутке времени между моментами Х2 и t3, из-за увеличения частоты вращения холостого хода двигателя, генерируемое двигателем давление масла поднимается выше порогового давления 772 и удерживается выше порогового давления 772 до момента t3. В ответ на то, что генерируемое двигателем давление масла поднимается и удерживается выше порогового давления 772, в момент t3, золотниковый клапан может быть выведен из стопорной области, что видно по скачкообразному подъему коэффициента заполнения. Например, золотниковый клапан может быть выведен из стопорной области в одну из следующих областей: в нулевую область, в область опережения и в область запаздывания. За счет вывода золотникового клапана из стопорной области может быть повышено генерируемое двигателем давление масла в блокировочном контуре фазовращателя, что приведет к тому, что фиксирующий штифт будет высвобожден и станет возможным движение фазовращателя.
То есть, если и генерируемое двигателем давление масла, и генерируемое крутящим моментом распределительного вала давление масла будут находиться выше соответствующих пороговых значений, удерживание фазовращателя в среднезаблокированном положении может включать в себя сначала перемещение золотникового клапана или в область опережения, или в область запаздывания, для того, чтобы перевести фазовращатель в среднезаблокированное положение импульсами крутящего момента распределительного вала.
На фиг. 8 показан способ 800 робастного извлечения фиксирующего штифта фазовращателя перед началом управления с обратной связью с переводом в требуемое разблокированное положение. В одном примере показанную на фиг. 8 программу могут выполнять в ответ на команду фазорегулирования, требующую извлечения фиксирующего штифта из углубления и перевода фазовращателя в заданное разблокированное положение. Способ включает в себя в ответ на команду на перемещение фазовращателя из заблокированного положения со вставленным фиксирующим штифтом, скачкообразное перемещение золотникового клапана из стопорной области за пределы нулевой области и равномерное перемещение золотникового клапана через нулевую область с контролем перемещения фазовращателя из заблокированного положения. Подача команды на медленное перемещение золотникового клапана через нулевую область может снизить боковое нагружение на фиксирующий штифт, которое иначе наблюдалось бы, если золотниковый клапан выдавал команду фазовращателю резко изменять свое положение с еще не извлеченным фиксирующим штифтом. Если фазовращатель приводится в действие кручением при вставленном фиксирующем штифте, то результирующий крутящий момент может передаваться от фазовращателя фиксирующему штифту, что также называется боковым нагружением. Боковое нагружение может стать причиной существенных ошибок позиционирования фазовращателя, не давая кручениям приводить фазовращатель в движение. Поэтому медленное равномерное перемещение через нулевую область может способствовать извлечению фиксирующего штифта и ускорить его, при этом снижая механическое напряжение, воздействующее на фиксирующий штифт. То есть, тем самым увеличивается срок службы компонентов аппаратной части фазовращателя.
Команда на выполнение способа 800 может быть подана только в выборочных условиях, допускающих нахождение фазовращателя в положении, ином, чем заблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом.
На этапе 802 может быть определено, удерживается ли фазовращатель в настоящее время в положении со вставленным фиксирующим штифтом. То есть, может быть определено, заблокирован ли в настоящее время фазовращатель аппаратно. Если контроллер двигателя запросил перевод фазовращателя из заблокированного положения со вставленным фиксирующим штифтом в новое положение с последующим удерживанием в нем, то на этапе 804 положение удерживания может быть задано целевым положением кулачка для данной программы фазорегулирования. Следует понимать, что положение удерживания может иметь любое значение в пределах рабочего диапазона фазовращателя, в том числе положения опережения или запаздывания относительно заблокированного положения. Например, положение удерживания может быть положением, смещенным от нуля в сторону запаздывания, если выполняют команду отключения и ожидают холодного запуска. В этом случае положение удерживания, которое является положением запаздывания, может обеспечить повышенный к.п.д. двигателю во время холодного запуска, то есть в условиях, в которых активное фазорегулирование может быть не доступно. Если контроллер двигателя не запросил перевода в конкретное положение или удерживания в конкретном положении, то на этапе 806 по условиям работы двигателя может быть определено целевое положение фазовращателя. Следует понимать, что целевым положением кулачка может быть любое положение в пределах рабочего диапазона фазовращателя, включая положения опережения или запаздывания относительно заблокированного положения. Например, если датчик температуры окружающего воздуха покажет очень низкую температуру (ниже нижней пороговой температуры), тогда при отключении кулачки могут быть выставлены в сторону опережения для достижения компрессионного нагрева для способствования испарению при следующем запуске. В другом примере, если датчик температуры окружающего воздуха покажет очень высокую температуру (выше верхней пороговой температуры), тогда при отключении кулачки могут быть выставлены в сторону запаздывания для снижения вероятности детонации двигателя и достижения большей плавности последующего запуска двигателя.
На этапе 808 целевое положение сравнивают с текущим положением фазовращателя для определения того, требуется ли смещение в сторону опережения или в сторону запаздывания. Если текущее положение фазовращателя смещено в сторону опережения относительно его текущего положения, то для управляемого высвобождения фиксирующего штифта из фазовращателя могут быть выполнены этапы 812-822 подпрограммы 810. Если целевое положение фазовращателя смещено в сторону запаздывания от его текущего положения, то для управляемого высвобождения фиксирующего штифта из фазовращателя могут быть выполнены этапы 832-842 подпрограммы 830. Следует понимать, что целевое положение кулачка после разблокирования также может быть заблокированным положением. В этом случае командный коэффициент заполнения может соответствовать перемещению золотникового клапана сразу в нулевую область, так как последующего фазорегулирования может не потребоваться.
В соответствии с алгоритмом подпрограммы 810, для того, чтобы изменить положение фазовращателя в сторону опережения, на этапе 812 сначала можно скачкообразно переместить золотниковый клапан из стопорной области в положение запаздывания вблизи нулевой области. Затем, на этапе 814 золотниковый клапан можно медленно равномерно повышать с прохождением через нулевую область в сторону области опережения. На скорость перемещения фазовращателя могут влиять такие факторы, как частота вращения двигателя, температура масла в двигателе и прочие, то есть, эти факторы учитываются при определении скорости изменения коэффициента заполнения золотникового клапана. В одном примере скорость равномерного перемещения могут уменьшать при увеличении или давления масла в двигателе, или температуры масла в двигателе, или того и другого одновременно, и увеличивать при увеличении или частоты вращения двигателя, или времени реагирования при предыдущем разблокировании, или и того и другого одновременно. В процессе равномерного перемещения золотникового клапана через нулевую область в сторону области опережения могут постоянно контролировать индикацию перемещения фазовращателя. Равномерное перемещение на этапе 820 может быть продолжено до пересечения заданного порогового времени на этапе 816, или обнаружения изменений положения фазовращателя на этапе 818, причем перемещение фазовращателя будет указывать на то, что фиксирующий штифт извлечен. После обнаружения перемещения фазовращателя равномерное перемещение прекращают, и на этапе 822 (в соответствии с фиг. 5) возобновляют управление с обратной связью коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в сторону его командного положения опережения. За счет альтернативного возобновления управления с обратной связью положением фазовращателя после истечения порогового времени может быть обеспечено максимальное время реагирования на запрос, несмотря на какое-либо боковое нагружение фиксирующего штифта после перемещения фазовращателя. За счет того, что золотниковый клапан перемещают в область опережения равномерным перемещением через нулевую область, перевод фазовращателя в сторону опережения может быть выполнен более робастно.
В соответствии с алгоритмом подпрограммы 830, для того, чтобы сместить положение фазовращателя в сторону запаздывания, на этапе 832 сначала можно скачкообразно переместить золотниковый клапан из стопорной области в положение опережения вблизи нулевой области. Затем, на этапе 834 золотниковый клапан может быть медленно равномерно перемещен вниз через нулевую область в сторону области запаздывания. На скорость перемещения фазовращателя могут влиять такие факторы, как частота вращения двигателя, температура масла в двигателе и прочие, то есть, эти факторы учитываются при определении скорости изменения коэффициента заполнения золотникового клапана. В одном примере скорость равномерного перемещения могут уменьшать при увеличении или давления масла в двигателе, или температуры масла в двигателе, или того и другого одновременно, и увеличивать при увеличении или частоты вращения двигателя, или времени реагирования при предыдущем разблокировании, или и того и другого одновременно. В процессе равномерного перемещения золотникового клапана через нулевую область в сторону области запаздывания могут постоянно контролировать индикацию перемещения фазовращателя. Равномерное перемещение на этапе 840 может быть продолжено до пересечения порогового времени на этапе 836, или обнаружения изменений положения фазовращателя на этапе 838, причем перемещение фазовращателя будет указывать на то, что фиксирующий штифт извлечен. После обнаружения перемещения фазовращателя, равномерное перемещение прекращают, и на этапе 832 (в соответствии с фиг. 5) возобновляют управление с обратной связью коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в сторону его командного положения запаздывания. За счет альтернативного возобновления управления с обратной связью положением фазовращателя после истечения порогового времени может быть обеспечено максимальное время реагирования на запрос, несмотря на возможное боковое нагружение фиксирующего штифта после перемещения фазовращателя. За счет того, что золотниковый клапан перемещают в область запаздывания равномерным перемещением через нулевую область, перевод фазовращателя в сторону запаздывания может быть выполнен более робастно.
Кроме того, что он способствует извлечению фиксирующего штифта, программа 800 также может гарантировать то, что фазовращатель двинется сразу в сторону своего командного положения за счет требования того, чтобы золотниковый клапан закончил фазорегулирование в командном направлении в конце равномерного перемещения. То есть, программа 800 может ускорить как процесс разблокирования фазовращателя, так и процесс перемещения фазовращателя к своему командному положению.
На фиг. 8В на соответствующих графиках 850 и 860 проиллюстрировано исполнение подпрограмм 810 и 830. Оба графика - 852 и 862 соответственно показывают изменения по времени коэффициентов заполнения золотникового клапана.
График 850 иллюстрирует изменение коэффициента 852 заполнения при разблокировании фазовращателя и переводе его в положение, смещенное в сторону опережения относительно среднезаблокированного положения, как описано в подпрограмме 810. До момента t1 времени коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан получал команду расположения в стопорной области с целью удерживания фиксирующего штифта 325 в углублении 327В момент t1 по команде фазорегулирования в сторону опережения, коэффициент заполнения скачкообразно изменяют в точку, которая задаст низкоскоростной режим запаздывания золотникового клапана, как описано на этапе 812. В частности, золотниковый клапан скачкообразно перемещают в местоположение, находящееся за пределами нулевой области, на стороне запаздывания относительно нулевой области. Затем, в промежутке времени между моментами t1 и t2 коэффициент заполнения медленно увеличивают через нулевую область по направлению к области опережения, контролируя при этом движение фазовращателя. В момент t2 может наблюдаться внезапное движение фазовращателя в направлении опережения, что будет указывать на то, что фиксирующий штифт извлечен. Таким образом, начиная с момента t2, может быть возобновлено управление с обратной связью коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в требуемое положение опережения, как описано на этапе 822.
Схема 860 иллюстрирует изменение коэффициента 862 заполнения при разблокировании фазовращателя и переводе его в положение, смещенное в сторону запаздывания относительно среднезаблокированного положения, как описано в подпрограмме 830. До момента t1 времени коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан получал команду расположения в стопорной области с целью удерживания фиксирующего штифта 325 в углублении 327. В момент t11 по команде фазорегулирования в сторону запаздывания, коэффициент заполнения скачкообразно изменяют в точку, которая задаст низкоскоростной режим опережения золотникового клапана, как описано на этапе 832. В частности, золотниковый клапан скачкообразно перемещают в местоположение, находящееся за пределами нулевой области, на стороне опережения относительно нее. Затем, в промежутке времени между моментами t11 и t12 коэффициент заполнения медленно повышают через нулевую область по направлению к области запаздывания, контролируя при этом движение фазовращателя. В момент t12 может наблюдаться внезапное движение фазовращателя в направлении запаздывания, что будет указывать на то, что фиксирующий штифт извлечен. Затем, начиная с момента t12, может быть возобновлено управление с обратной связью коэффициентом заполнения для направления фазовращателя в требуемое положение запаздывания, как описано на этапе 832.
В одном примере способ 800 может быть выполнен с системой двигателя, которая может содержать цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; фазовращатель изменения фаз газораспределения для регулировки фаз клапанного распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков, и золотниковый клапан с соленоидным приводом для регулирования положения фазовращателя. Система двигателя может также содержать контроллер с хранящимися в постоянной памяти машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: получать команду для перевода фазовращателя из заблокированного положения в требуемое разблокированное положение, и в ответ на эту команду регулировать подаваемый на соленоид коэффициент заполнения для скачкообразного перемещения золотникового клапана из стопорной области в положение непосредственно за пределами нулевой области, причем это положение выбирают по командному направлению перемещения фазовращателя. Контроллер может затем равномерно перемещать золотниковый клапан через нулевую область, контролируя при этом движение фазовращателя из заблокированного положения, причем направление равномерного перемещения также определяется командным направлением перемещения фазовращателя. Например, если командным направлением перемещения фазовращателя является направление запаздывания, то подаваемый на соленоид коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан скачкообразно переместился из стопорной области в положение в области опережения непосредственно за пределами нулевой области. И наоборот, если командным направлением перемещения фазовращателя является направление опережения, то подаваемый на соленоид коэффициент заполнения регулируют так, чтобы золотниковый клапан скачкообразно переместился из стопорной области в положение в области запаздывания непосредственно за пределами нулевой области. Кроме того, направление равномерного перемещения может также определяться командным направлением перемещения фазовращателя. В частности, если командное направление перемещения фазовращателя является направлением запаздывания, то золотниковый клапан могут равномерно перемещать по направлению к области запаздывания, в то время как, если командное направление перемещения фазовращателя является направлением опережения, то золотниковый клапан могут равномерно перемещать по направлению к области опережения. Система двигателя может также содержать датчик частоты вращения двигателя, а контроллер может также содержать инструкции для оценивания частоты вращения двигателя по выходному сигналу указанного датчика частоты вращения двигателя и увеличения скорости равномерного перемещения золотникового клапана через нулевую область при увеличении частоты вращения двигателя. Контроллер двигателя может также содержать инструкции для того, чтобы в ответ на выход фазовращателя из заблокированного положения, перемещать золотниковый клапан по направлению к области запаздывания, если текущее положение фазовращателя смещено в сторону опережения относительно требуемого разблокированного положения, и перемещать золотниковый клапан по направлению к области опережения, если текущее положение фазовращателя смещено в сторону запаздывания относительно требуемого разблокированного положения. Таким образом, фазовращатель из заблокированного положения со вставленным фиксирующим штифтом может быть переведен в разблокированное положение так, что при этом может быть снижено боковое нагружение фиксирующего штифта.
На фиг. 9 представлен способ 900 для выбора одной из подпрограмм 910 и 920 для перевода фазовращателя в заблокированное положение и вставления фиксирующего штифта в ответ на команду блокировки. Способ 900 может быть выполнен в условиях, когда отключено управление с обратной связью фазовращателем, и когда для предупреждения случайного перемещения фазовращателя желательно, чтобы был вставлен фиксирующий штифт. Альтернативно, способ 900 может быть выполнен в ответ на условие отключения, когда требуемое положение при отключении является заблокированным положением со вставленным фиксирующим штифтом. Подпрограмма 910 может перевести фазовращатель в заблокированное положение без вставленного фиксирующего штифта и удерживать в нем, а затем перемещать золотниковый клапан через область запаздывания в стопорную область в промежутках между импульсами кручения распределительного вала. И наоборот, подпрограмма 920 может перевести фазовращатель в положение, смещенное относительно заблокированного положения в сторону опережения, и удерживать фазовращатель в этом положении опережения без вставленного фиксирующего штифта, а затем перемещать золотниковый клапан через область запаздывания в стопорную область в течение одного или более импульсов кручения распределительного вала. Конечное положение, в котором распределительный вал будет удерживаться согласно подпрограмме 920, может зависеть от исходного положения кулачка и оцененных магнитудах кручения кулачка, причем степень опережения будет увеличиваться с увеличением магнитуды.
То есть, если подается команда на перемещение золотникового клапана из нормальной командной области в стопорную область, например, для перевода фазовращателя в среднезаблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом, то золотниковый клапан должен физически переместиться через рабочую область, задающую максимальную скорость увеличения запаздывания. Если запаздывающее кручение кулачка возникнет в то время, когда золотниковый клапан находится в процессе кратковременного пересечения области запаздывания, тогда фазовращатель может быстро двинуться на некоторое количество градусов в направлении запаздывания непосредственно перед тем, как золотниковый клапан достигнет стопорной области. Таким образом, велика вероятность того, что фазовращатель, расположенный над точкой нулевого фазорегулирования и блокировки штифта, в ожидании вставления фиксирующего штифта на самом деле совершит движение в направлении запаздывания до того как гидравлический стопорный контур переместит его обратно в точку блокировки штифта.
В другом примере, когда стопорная область соседствует с областью опережения, для того, чтобы перевести фазовращатель в среднезаблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом, золотниковый клапан должен физически переместиться через рабочую область, задающую максимальную скорость увеличения опережения. Если опережающее кручение кулачка случится в то время, когда золотниковый клапан кратковременно пересекает область опережения, тогда фазовращатель может быстро двинуться на некоторое количество градусов в направлении опережения непосредственно перед тем, как золотниковый клапан достигнет стопорной области. Таким образом, велика вероятность того, что фазовращатель, расположенный над точкой нулевого фазорегулирования и блокировки штифта, в ожидании вставления фиксирующего штифта, на самом деле совершит движение в направлении опережения до того как гидравлический стопорный контур переместит его обратно в точку блокировки штифта.
Подпрограмма 910 может быть выбрана при удовлетворении первого набора условий работы, например, когда частота вращения двигателя снижена. И наоборот, подпрограмма 920 может быть выполнена при удовлетворении второго, отличного от первого, набора условий работы, например, когда частота вращения двигателя повышена. Кроме того, в ответ на изменения частоты вращения двигателя контроллер может переключаться с одной из подпрограмм 910, 920 на другую. Например, контроллер может переключиться с подпрограммы 910 на подпрограмму 920 в ответ на повышение частоты вращения двигателя. В другом примере контроллер может переключиться с подпрограммы 920 на подпрограмму 910 в ответ на снижение частоты вращения двигателя.
На этапе 904 способ 900 включает в себя оценивание частоты вращения двигателя. В одном примере частота вращения двигателя может быть оценена по выходному сигналу датчика частоты вращения двигателя. На этапе 906 частота вращения двигателя может быть сравнена с пороговым значением для определения того, повышена или понижена частота вращения двигателя. В зависимости от значения частоты вращения двигателя может быть вынесено решение о том, следует ли посредством выполнения подпрограммы 910 или подпрограммы 920 перевести фазовращатель в заблокированное положение и вставить фиксирующий штифт. Программа 900 выбирает для исполнения одну из подпрограмм 910 и 920 в зависимости от частоты вращения двигателя, при этом подпрограмму 920 можно исполнить при любой частоте вращения двигателя. В альтернативном примере выбор между подпрограммами 910 и 920 может быть сделан по другому критерию, такому как нагрузка двигателя. В альтернативном примере или подпрограмма 910, или подпрограмма 920 может быть способом по умолчанию, а другой способ может выполняться только при существовании особых условий, например, когда частота вращения двигателя и нагрузка двигателя одновременно будут выше/ниже своих соответствующих пороговых значений.
В частности, если определяют, что частота вращения двигателя (ЧВД) ниже своего порогового значения, то может быть выполнена подпрограмма 910. Импульсы кручения при низкой частоте вращения двигателя интенсивнее импульсов кручения при высоких частотах вращения двигателя. Кроме того, импульсы могут быть разнесены по времени относительно друг друга. Так как подпрограмма 910 исходит из временных установок перемещения золотникового клапана для предотвращения случайных импульсов в сторону запаздывания, она может быть более подходящим способом в режиме низкой ЧВД. Кроме того, сильные импульсы кручения в режиме низкой ЧВД могут усложнить перевод фазовращателя в нужное положение, так как в этом режиме магнитуда импульсов кручения может обладать большей изменчивостью. То есть, исполнение способа 920 при пониженной частоте вращения двигателя может быть действительно более сложным.
Если определяют, что частота вращения коленчатого вала превышает пороговое значение, то может быть выполнена подпрограмма 920. Так как подпрограмма 920 исходит из временных установок перемещения золотникового клапана на протяжении импульсов кручения, она может преимущественно использоваться в режиме высокой ЧВД, когда благодаря более частым импульсам имеется больше возможностей для изменения положения. Кроме того, меньшая интенсивность импульсов кручения за пределами режима низкой ЧВД может облегчить предварительное позиционирование фазовращателя благодаря меньшей изменчивости магнитуд импульсов кручения в этой области.
Подпрограмма 910 описывает способ, который в ответ на требуемые установки фаз газораспределения в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом может переместить золотниковый клапан для перевода фазовращателя в заблокированное положение, удерживать фазовращатель в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта, а затем переместить золотниковый клапан в стопорную область из положения за пределами стопорной области в промежутке между импульсами кручения распределительного вала.
На этапе 912 подпрограмма 910 перед перемещением золотникового клапана в стопорную область с целью блокирования фазовращателя, включает в себя перемещение золотникового клапана с целью перевода фазовращателя в заблокированное положение. Это может включать в себя перемещение золотникового клапана в область запаздывания, когда фазовращатель расположен со смещением от заблокированного положения в сторону опережения, или перемещение золотникового клапана в область опережения, когда фазовращатель расположен со смещением от заблокированного положения в сторону запаздывания.
Контроллер может так управлять перемещением золотникового клапана, чтобы в промежутке между импульсами кручения распределительного вала золотниковый клапан из положения за пределами стопорной области перемещался в стопорную область. Положением за пределами стопорной области может быть одно из следующих положений золотникового клапана: положение в нулевой области, положение в области запаздывания или в области опережения. Как было рассмотрено для этапа 912, перед тем как переместить золотниковый клапан в стопорную область, ему может быть дана команда на использование крутящего момента кулачка для перевода фазовращателя в заблокированное положение без вставления фиксирующего штифта. В одном примере фазовращатель может быть смещен относительно заблокированного положения в сторону запаздывания, и в этом случае золотниковый клапан можно переместить в область опережения, пока фазовращатель не встанет в заблокированное положение. В другом примере фазовращатель может быть смещен относительно заблокированного положения в сторону опережения, и в этом случае золотниковый клапан можно перемещать в область запаздывания, пока фазовращатель не встанет в заблокированное положение. Затем фазовращатель можно удерживать в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта за счет перемещения золотникового клапана в нулевую область. Перемещение золотникового клапана в нулевую область может произойти перед возникновением импульса кручения, что предотвратит дальнейшее движение фазовращателя. Золотниковый клапан можно удерживать в нулевой области до этапа 918.
На этапе 914 контроллер может получить входной сигнал о положениях распределительного и коленчатого валов. На этапе 916 по положению коленчатого вала относительно положения коленчатого вала контроллер может оценить момент и магнитуду возникающего кручения запаздывания. Например, на конкретном двигателе конкретный распределительный вал может иметь фиксированное число выступов кулачков, как показано на фиг. 10В. При вращении распределительного вала, выступы могут подчиняться крутильным усилиям, возникающим вследствие деформации пружины клапана, через шток клапана или через другие механические тяги, связанные со штоком клапана, как показано на фиг. 10А. Эти усилия для конкретного двигателя могут возникать через известные интервалы, определяемые угловым положением выступов распределительного вала. Для конкретного двигателя и конкретного распределительного вала, угловое положение выступов распределительного вала может быть с некоторым известным и фиксированным смещением от индикаторных зубьев фазовращателя ИФГ. Угловое положение индикаторных зубьев может определяться датчиком положения кулачка. Угловое положение возникновения крутильных усилий может быть определено путем обнаружения углового положения индикаторных зубьев фазовращателя ИФГ и применения известного фиксированного смещения между индикаторными зубьями и выступами распределительного вала. На этапе 918, на основе времени между импульсами с учетом задержек на передачу сигнала соленоида и времени перемещения золотникового клапана, может быть выполнен шаг коэффициента заполнения из области управления с обратной связью в стопорную область таким образом, чтобы за время между запаздывающими импульсами кручения золотниковый клапан прошел через область запаздывания. Перед перемещением в стопорную область золотниковый клапан мог находиться в одной из следующих областей: нулевой области, области опережения или области запаздывания. Например, золотниковый клапан может удерживаться в нулевой области на протяжении одного импульса кручения и перемещаться через область запаздывания в стопорную область после завершения первого импульса и до начала второго импульса кручения. После того, как золотниковый клапан достигнет стопорной области, может быть задействовано вставление фиксирующего штифта, и фазовращатель может удерживаться в заблокированном положении фиксирующим штифтом.
Если способ 900 продолжается подпрограммой 920, то в ответ на требуемую установку фаз газораспределения в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, способ может переместить золотниковый клапан для перевода фазовращателя в положение, смещенное относительно заблокированного положения в сторону опережения, удерживать фазовращатель в положении, смещенном относительно заблокированного положения в сторону опережения, а затем переместить золотниковый клапан в стопорную область при возникновении импульса кручения кулачка. В одном примере импульсы кручения кулачка могут запаздывать, и соответствующий крутящий момент может активировать перевод фазовращателя из положения опережения с удерживанием в заблокированное положение. На этапе 922 путем перемещения золотникового клапана в соответствующую область, фазовращатель могут перевести в положение, смещенное относительно заблокированного положения в сторону опережения, без вставления фиксирующего штифта. Положение опережения, в которое переводят фазовращатель, может зависеть от текущего положения фазовращателя, оцененных магнитуд кручения, частоты вращения двигателя и температуры масла. Например, если текущее положение фазовращателя смещено относительно заблокированного положения в сторону запаздывания, то фазовращатель могут перевести в первое положение, смещенное относительно заблокированного положения в сторону опережения, а если текущее положение фазовращателя смещено относительно заблокированного положения в сторону опережения, то фазовращатель могут перевести из текущего положения опережения во второе положение опережения. Второе положение опережения может быть положением большего или меньшего опережения по сравнению с текущим положением опережения, и оно может быть положением большего или меньшего опережения по сравнению с первым положением опережения. Золотниковый клапан может быть перемещен в область опережения, когда текущая установка фаз газораспределения запаздывает относительно первого или второго положений опережения, и может быть перемещен в область запаздывания, когда текущая установка фаз газораспределения опережает первое или второе положение опережения. Переместив золотниковый клапан в нулевую область, фазовращатель можно удерживать без вставления фиксирующего штифта в одном из первого или второго положений, смещенных относительно заблокированного положения в сторону опережения. Золотниковый клапан может удерживаться в нулевой области до возникновения запаздывающего импульса кручения, а на протяжении запаздывающего импульса кручения его могут перемещать через область запаздывания в стопорную область. После того, как золотниковый клапан достигнет стопорной области, может быть задействовано вставление фиксирующего штифта, который может удерживать фазовращатель в заблокированном положении. Так можно избежать случайного чрезмерного запаздывания при блокировании фазовращателя путем предварительного позиционирования фазовращателя в положении опережения.
На фиг. 10А - фиг. 10В показано воздействие от кручения кулачка. В частности, на фиг. 10А в двух различных состояниях показан кулачок 1002 с одним выступом. Слева, на схеме 1030 кулачок 1002 показан подверженным запаздывающему кручению 1004, а справа, на схеме 1050, кулачок показан подверженным опережающему кручению 1006. Как показано на схеме 1030, в то время как вращательное движение 1010 кулачка 1002 по часовой стрелке толкает клапан 1008 вверх, силой сопротивления пружины 1010 к кулачку сообщается запаздывающее кручение 1004. Аналогичным образом, как показано на схеме 1050, после прохождения кулачком 1002 углового положения максимального сжатия пружины, по мере того, как пружина разжимается, и клапан 1008 движется вниз, пружина 1010 сообщает к кулачку опережающее кручение 1006.
На фиг. 10В показан кулачок с тремя выступами 1014а-с и три области 1016а-с запаздывающего кручения кулачка. Области 1016а-с запаздывающего кручения кулачка показывают положения в угловом пространстве, в которых кулачок будет испытывать запаздывающее кручение кулачка в результате толкания клапана вверх в 720-градусном цикле вращения коленчатого вала (не показан). Контролируя угловое положение коленчатого вала, и синхронизируя области запаздывающего кручения с областями в периоде вращения 1018 коленчатого вала, система фазорегулирования может предсказать, в какие точки времени будут пересекаться эти области запаздывающего кручения кулачка. Затем эта информация может быть использована для точной планирования времени перемещения золотникового клапана через область запаздывания таким образом, чтобы перемещение золотникового клапана происходило тогда, когда кулачок не находится в области запаздывающего кручения кулачка.
На фиг. 11 показан пример возможного перемещения золотникового клапана в стопорную область в промежутке между импульсами кручения запаздывания. В частности, фиг. 11 содержит три схемы 1110, 1120 и 1130, которые показывают изменение по времени положения фазовращателя, положения золотникового клапана и коэффициента заполнения соленоида. Графиками 1112, 1122 и 1132 показан командный коэффициент заполнения для перемещения в стопорную область, поданная по времени таким образом, чтобы золотниковый клапан 311 проходил через область запаздывания в промежутке между двумя запаздывающими импульсами 1102 и 1104 кручения кулачка. Графиками 1114, 1124 и 1134 показан командный коэффициент заполнения для перемещения в стопорную область, поданную по времени таким образом, чтобы запаздывающий импульс кручения возникал тогда, когда золотниковый клапан 311 проходит через область запаздывания по направлению к стопорной области. Импульсы кручения показаны черными кружками, например, 1102 и 1104, и возникают в различные моменты времени. Следует понимать, что импульсы кручения могут приводить фазовращатель в движение или в направление опережения, или в направление запаздывания, и это можно понять по расположению импульса относительно «нуля» на независимой оси каждой из схем. Также следует понимать, что каждый импульс кручения имеет собственную магнитуду и длительность. В настоящем примере для упрощения все импульсы кручения имеют одинаковую магнитуду и длительность.
В примере, показанном на схеме 1100, положение 1112 фазовращателя может быть положением, сдвинутым относительно среднезаблокированного положения в сторону опережения, когда до момента t1 времени будет получен запрос на перевод в среднезаблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом. Соответственно, в промежутке времени между моментами t1 и t2 фазовращатель могут переводить из положения, опережающего заблокированное положение, в заблокированное положение, и затем удерживать его в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, перемещая золотниковый клапан через область запаздывания в стопорную область между импульсами кручения распределительного вала. Следует понимать, что положение 1112 фазовращателя при получении запроса на перевод в среднезаблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом может быть любым положением в пределах его рабочего диапазона. В другом примере изначально фазовращатель может находиться в положении запаздывания. В этом случае фазовращатель могут переводить из положения, запаздывающего относительно заблокированного положения, в заблокированное положение, перемещая золотниковый клапан в область опережения, и удерживать фазовращатель в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом, перемещая золотниковый клапан через область запаздывания в стопорную область между импульсами кручения распределительного вала. В другом представлении изначально фазовращатель может находиться в среднезаблокированном положении без вставления фиксирующего штифта. В этом случае фазовращатель могут удерживать в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта, а после этого фиксирующий штифт может быть вставлен путем перемещения золотникового клапана через область запаздывания в стопорную область между импульсами кручения распределительного вала.
В каждом из случаев фазовращатель можно регулироать в сторону заблокированного положения без вставленного фиксирующего штифта, перемещая золотниковый клапан соответствующим образом. В настоящем примере после момента t2 времени исходное положение фазовращателя удерживают, так как золотниковый клапан находится в нулевой области. При получении запроса на перевод в заблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом, фазовращателю сначала может быть дана команда на движение по направлению к заблокированному положению без вставленного фиксирующего штифта. В настоящем примере величина командного коэффициента заполнения задает перемещение золотникового клапана в область запаздывания, а при наступлении события запаздывающих импульсов кручения фазовращатель может передвинуться из своего исходного положения опережения по направлению к среднезаблокированному положению. В настоящем примере запаздывающий импульс кручения перевел фазовращатель в положение, сдвинутое относительно среднезаблокированного положения в сторону запаздывания, и для регресса, золотниковому клапану была дана команда на перемещение в область опережения, чтобы затем направлять фазовращатель по направлению к среднезаблокированному положению. В другом примере золотниковый клапан могут удерживать в области запаздывания, пока фазовращатель не достигнет заблокированного положения за счет запаздывающих импульсов кручения, причем фазовращатель перейдет из положения опережения в заблокированное положение без того, чтобы сначала пройти через заблокированное положение. После того, как фазовращатель достиг среднезаблокированного положения с заданным допуском, для предотвращения дальнейшего перемещения фазовращателя золотниковому клапану может быть дана команда на перемещение в нулевую область до возникновения другого импульса кручения.
Как показывают графики 1112, 1122 и 1132, в момент t4 времени после возникновения запаздывающего импульса 1102 кручения, но до возникновения запаздывающего импульса 1104 кручения коэффициент 1132 заполнения скачкообразно переводят в стопорную область. Соответственно, положение 1122 золотникового клапана сохраняют в нулевом положении на протяжении импульса 1102, и изменяют на положение в стопорной области между запаздывающими импульсами 1102 и 1104 кручения. Тем самым предотвращают случайное изменение положения 1112 фазовращателя в направлении запаздывания. После того как золотниковый клапан достиг стопорной области, может быть задействован стопорный контур для того, чтобы гидравлически изменить положение фазовращателя на заблокированное положение. Затем может быть задействован блокировочный контур, позволяя вставить фиксирующий штифт для блокирования фазовращателя в заблокированном положении. Так как импульсы кручения были избегнуты, то когда золотниковый клапан достигнет стопорной области, положение фазовращателя может быть либо заблокированным положением, либо положением, очень близким к заблокированному положению, что может позволить относительно быстро вставить фиксирующий штифт. В результате избегания импульсов кручения, можно сделать более предсказуемым время, которое потребуется для перевода фазовращателя в заблокированное положение и вставления фиксирующего штифта.
Как показывают графики 1114, 1124 и 1134, если коэффициент 1134 заполнения был скачкообразно переведен в стопорную область в момент t3 времени до возникновения запаздывающего импульса 1102 кручения, то на протяжении импульса 1102 положение 1122 золотникового клапана могут не сохранять в нулевой области. Вместо этого, на протяжении импульса 1102 (и за счет него) золотниковый клапан может переместиться из нулевой области в стопорную область. Поэтому происходит случайное изменение положения 1112 фазовращателя в направлении запаздывания. После того, как золотниковый клапан достиг стопорной области, может быть задействован стопорный контур для того, чтобы гидравлически изменить положение фазовращателя на заблокированное положение. Кроме того, может быть задействован блокировочный контур, что позволит вставить фиксирующий штифт для блокирования фазовращателя в заблокированном положении. Так как импульсы кручения не были избегнуты, то время, требующееся для перевода фазовращателя в заблокированное положение при скачкообразном изменении коэффициента заполнения может быть больше в момент t3 по сравнению с моментом t4 (смотри колебание на графике 1112) из-за большего изначального отклонения фазовращателя от среднезаблокированного положения).
В одном примере система двигателя может содержать цилиндр двигателя с клапанами и коленчатый вал. Система двигателя может также содержать кулачки, которые могут быть связаны с распределительным валом для приведения в движение клапанов, приводимый в действие крутящим моментом кулачков фазовращатель системы изменения фаз газораспределения, предназначенный для регулирования клапанного распределения, и контроллер с хранящимися в постоянной памяти машиночитаемыми инструкциями. Контроллер может быть выполнен с кодом для оценивания временных установок импульсов кручения запаздывания распределительного вала по взаимному расположению распределительного и коленчатого валов, перевода фазовращателя в направлении опережения в заблокированное положение и удерживания фазовращателя в заблокированном положении без вставления фиксирующего штифта за счет перемещения золотникового клапана между импульсами кручения и при удерживании золотникового клапана на протяжении импульсов кручения, и для вставления фиксирующего штифта после того как фазовращатель будет переведен в направлении опережения в заблокированное положение. В частности, золотниковый клапан может быть связан с соленоидом, а перемещение золотникового клапана может содержать регулирование командного коэффициента заполнения, задаваемого соленоиду. Кроме того, перевод фазовращателя в направлении опережения в заблокированное положение за счет перемещения золотникового клапана может включать в себя первоначальное перемещение золотникового клапана в область опережения до тех пор, пока фазовращатель не перейдет в заблокированное положение. Затем, когда фазовращатель будет находиться в заблокированном положении, контроллер может переместить золотниковый клапан в нулевую область перед первым импульсом кручения, удерживать золотниковый клапан в нулевой области на протяжении первого импульса кручения, а затем переместить золотниковый клапан из нулевой области в стопорную область до возникновения второго импульса кручения, следующего за первым импульсом кручения. Контроллер также может содержать инструкции для извлечения фиксирующего штифта перед перемещением золотникового клапана из стопорной области в область запаздывания или область опережения для изменения фаз газораспределения.
На фиг. 12 показан пример 1200 возможного перемещения золотникового клапана в стопорную область на протяжении импульсов кручения и с использованием их. Схемы 1210 и 1220 соответственно показывают изменение по времени положения 1212 фазовращателя и положения 1222 золотникового клапана.
Изначально, до момента t1 времени, положением фазовращателя может быть любое положение в пределах его рабочего диапазона без вставленного фиксирующего штифта. Кроме того, золотниковый клапан может находиться в любом месте рабочей области фазорегулирования с обратной связью. В настоящем примере фазовращатель изначально находится в положении запаздывания, а золотниковый клапан работает в нулевой области. Затем подается команда на перевод фазовращателя в момент t1 в заблокированное положение опережения фаз, и золотниковый клапан выполняет соответствующее перемещение. В частности, золотниковый клапан сначала перемещается в область опережения, а некоторое количество (здесь - два) опережающих импульсов кручения переводят фазовращатель через среднезаблокированное положение в положение опережения. В промежутке времени между моментами t1 и t2 золотниковый клапан перемещается в положение малого запаздывания для того, чтобы немного изменить положение фазовращателя в сторону запаздывания, а после одного запаздывающего импульса кручения фазовращатель достигает требуемого положения опережения фаз.
Для удерживания фазовращателя в этом положении, золотниковый клапан в момент t2 перемещают в нулевую область. Затем золотниковый клапан может получить команду на движение по направлению к стопорной области для того, чтобы в момент t3 задействовать стопорный контур, причем результатом движения золотникового клапана будет перевод фазовращателя в среднезаблокированное положение и вставление фиксирующего штифта. Во время движения золотникового клапана после момента t3 по области большого запаздывания возникает запаздывающий импульс 1204 кручения, который переводит фазовращатель в положение запаздывания вблизи среднезаблокированного положения. Следует понимать, что в альтернативных итерациях данной программы во время движения золотникового клапана по области запаздывания запаздывающие импульсы кручения могут отсутствовать. В другом примере запаздывающие импульсы кручения могут приводить фазовращатель в движение с переводом его в положение, все еще смещенное относительно среднезаблокированного положения в сторону опережения. Еще в одном примере запаздывающие импульсы кручения могут приводить фазовращатель в движение с переводом значительно дальше среднезаблокированного положения. В случае запаздывающих импульсов кручения, при нахождении золотникового клапана в области большого запаздывания могут возникнуть множественные запаздывающие импульсы кручения. Золотниковый клапан входит в стопорную область в момент t4 после возникновения запаздывающего импульса 1204 кручения кулачка, и в этой точке гидравлический стопорный контур берет на себя управления положением 1212 фазовращателя, направляя его к нейтральному или среднезаблокированному положению, и вставляет фиксирующий штифт.
Таким образом, при получении запроса на перевод фазовращателя в среднезаблокированное положение и вставление фиксирующего штифта, запаздывающие кручения могут использоваться для того, чтобы более точно переместить фазовращатель к среднезаблокированному положению, а не в сторону от него.
Для того, чтобы избежать случайной работы в стопорной области, желательно определить верхнюю границу стопорной области, то есть то значение коэффициента заполнения соленоида, которое соответствует верхней границе стопорной области. Здесь его можно назвать «максимальным коэффициентом заполнения для стопорной области». Эту величину определяют, медленно увеличивая коэффициент заполнения и наблюдая за фактическим положением фазовращателя. Значение коэффициента заполнения, при котором фактическое положение кулачка сначала изменится от среднезаблокированного положения, указывая на извлечение стопорного штифта, является указанным «максимальным коэффициентом заполнения для стопорной области».
На фиг. 13 показана программа 1300 для адаптивного распознавания области коэффициента заполнения соленоида, задающей перемещение золотникового клапана в область, в которой задействуются как стопорный контур 333, так и контур фазорегулирования с обратной связью. Адаптированные границы этой области затем могут применяться при отдаче команды на последующее движение золотникового клапана. Поэтому эта область в настоящем контексте может называться «бесполетной зоной» или «переходной областью» между стопорной областью и областью запаздывания золотникового клапана. В другом примере, когда стопорная область прилегает к области опережения, бесполетная зона может располагаться между областью запаздывания и областью опережения золотникового клапана. То есть, точное картирование этой области позволяет уменьшить беспорядочное движение фазовращателя. В частности, при одновременном задействовании контура фазорегулирования и стопорного контура, они могут конкурировать в управлении положением фазовращателя, и в результате фазовращатель может двигаться беспорядочным и непредсказуемым образом. Границы переходной области могут определять по движению фазовращателя из заблокированного положения со вставленным фиксирующим штифтом, и это движение может быть результатом равномерного изменения коэффициента заполнения соленоида.
На этапе 1302 программа включает в себя определение условий работы двигателя для того, чтобы подтвердить, что эти условия подходят для картирования бесполетной зоны. Например, если двигатель недавно изготовленный, после перепрошивки модуля или после отсоединения аккумуляторной батареи, картирование бесполетной зоны может быть уместно, так как границы области могли быть еще не распознаны достаточно хорошо. В другом примере после последнего картирования, могло быть пройдено пороговое расстояние или мог истечь пороговый период времени, и картирование бесполетной зоны может быть выгодным для уменьшения возможного дрейфа. Еще в одном примере может быть активен режим отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ), и двигатель может не работать, и картирование бесполетной зоны может быть активировано из-за возможности того, что оптимальное планирование может не требовать выполнения последовательности фазорегулирования в заблокированном положении для остатка ездового цикла, если фазовращатель был задействован в течение существования условий, не идеальных для распознавания бесполетной зоны при последнем покидании заблокированного положения. В другом примере для заданного периода времени может не ожидаться получение запроса на перемещение золотникового клапана в область опережения, и картирование бесполетной зоны может быть уместна. Еще в одном возможном примере может быть подан запрос на удерживание фазовращателя в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом дольше второго порогового периода времени, и в этом случае картирование бесполетной зоны может быть уместным. Еще в одном примере недавно могло быть обнаружена случайная работа золотникового клапана в бесполетной зоне, и картирование бесполетной зоны может потребоваться для того, чтобы уменьшить это случайное движение. Обнаружить случайную работу золотникового клапана в бесполетной зоне можно по тому, что погрешность положения фазовращателя будет больше заданного порогового значения. Если на этапе 1302 условия для картирования не будут удовлетворены, исполнение программы завершается. Если на этапе 1302 условия для картирования будут удовлетворены, двигатель может войти в специальный режим распознавания для картирования переходной области путем сопоставления перемещения фазовращателя из заблокированного положения с перемещением золотникового клапана через переходную область.
На этапе 1304, после входа в режим распознавания, контроллер двигателя может проверить, было ли распознано в текущем ездовом цикле транспортного средства номинальное значение максимального коэффициента заполнения для стопорной области. Номинальное значение максимального коэффициента заполнения для стопорной области может быть самой последней оценкой наибольшего значения коэффициента заполнения, при котором задействуется стопорный контур. Наибольшее значение коэффициента заполнения, при котором задействуется стопорный контур, может непосредственно соответствовать командному коэффициенту заполнения в стопорной области, при котором скорость фазорегулирования через стопорный контур минимальна. Выше номинального значения максимального коэффициента заполнения для стопорной области может задействоваться только контур фазорегулирования с обратной связью. Если в текущем ездовом цикле это значение еще не было распознано, то для определения этого значения коэффициента заполнения на этапе 1330 может быть выполнено картирование с обратной связью, и это значение на этапе 1332 может быть занесено в справочную таблицу для дальнейшего использования. Следует понимать, что в одном варианте осуществления программы 1300 при адаптивном распознавании границ бесполетной зоны может использоваться фиксированное номинальное значение максимального коэффициента заполнения для стопорной области, хотя в альтернативном варианте программы 1300 при адаптивном распознавании границ бесполетной зоны может использоваться предшествующая подстройка фиксированного номинального значения максимального коэффициента заполнения для стопорной области.
Если номинальное значение максимального коэффициента заполнения для стопорной области было распознано, то на этапе 1306 коэффициент заполнения соленоида может быть скачкообразно изменен на значение, наверняка находящееся в стопорной области, например, уменьшен до 0%. Величина, до которой скачкообразно изменяют коэффициент заполнения, может определяться текущей границей между переходной областью и областью запаздывания, и эту границу можно распознать посредством картирования с обратной связью на этапе 1330. Затем значение коэффициента заполнения на этапе 1308 можно медленно приращать с постоянной положительной скоростью, выводя его из стопорной области, через переходную область в сторону области запаздывания. Следует понимать, что в альтернативном примере стопорная область может соседствовать с областью опережения, а не с областью запаздывания, и тогда значение коэффициента заполнения можно будет медленно приращать с постоянной положительной скоростью, выводя его из стопорной области, через переходную область в сторону области опережения. Такое увеличение может продолжаться до тех пор, пока на этапе 1310 не будет обнаружено движение фазовращателя из заблокированного положения. Движение фазовращателя из заблокированного положения может указывать на то, что золотниковый клапан больше не работает в стопорной области, так как фазовращатель больше не удерживается в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом. Это движение фазовращателя может совершаться в направлении запаздывания, если область запаздывания соседствует с областью опережения, или в направлении опережения, если область опережения соседствует с стопорной областью.
Когда обнаруживают движение фазовращателя из заблокированного положения, приращение коэффициента заполнения может быть прекращено. Значение коэффициента заполнения, при котором впервые обнаруживают движение в запаздывания запаздывания/опережения, на этапе 1312 может быть сохранено в памяти контроллера, а на этапе 1314 из памяти контроллера может быть извлечено номинальное максимальное значение коэффициента заполнения для стопорной области.
По движению фазовращателя, обнаруженному на этапе 1310, может быть найдена новая граница между стопорной областью и переходной областью, а также новая граница между переходной областью и областью запаздывания. Следует понимать, что в альтернативном примере переходная область может находиться между стопорной областью и областью опережения. По этим новым границам можно обновить текущие границы между стопорной областью и переходной областью и между переходной областью и областью запаздывания. В одном примере текущие границы могут быть обновлены, как функция разности между распознанными новыми границами и соответствующими текущими границами, причем функция будет включать в себя одно или более из сумматора и множителя. В частности, по разности между значением коэффициента заполнения, при котором впервые было обнаружено движение фазовращателя и номинальным значением максимального коэффициента заполнения для стопорной области на этапе 1316 может быть определен сдвиг. На этапе 1318 найденное номинальное значение коэффициента заполнения может быть подстроено по определенной подстройке сдвига для того, чтобы найти верхний предел коэффициента заполнения, которую можно задавать командами для задействования стопорного контура. Этот верхний предел может считаться обновленной границей между стопорной и переходной областями, и может соответствовать минимальной командной скорости фазорегулирования в стопорной области. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться раньше ожидаемого, то есть при меньшем значении коэффициента заполнения, чем ожидается при текущей границе, тогда обновленная граница может быть ниже текущей границы. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться позже ожидаемого, то есть при более высоком значении коэффициента заполнения, чем ожидается при текущей границе, тогда обновленная граница может быть выше текущей границы.
На этапе 1320 сохраненное в памяти значение коэффициента заполнения, при котором впервые было обнаружено движение фазовращателя, может быть применено в качестве нижнего ограничителя для значений коэффициента заполнения, которые могут быть заданы командой при управлении с обратной связью фазовращателем. Этот нижний ограничитель может считаться обновленной границей между переходной областью и области и областью запаздывания, и может соответствовать максимальной командной скорости фазорегулирования в области запаздывания. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться раньше ожидаемого, то есть при меньшем значении коэффициента заполнения, чем ожидается при текущей границе, тогда обновленная граница может быть ниже текущей границы. Если движение фазовращателя на этапе 1310 случиться позже ожидаемого, то есть при более высоком значении коэффициента заполнения, чем ожидается при текущей границе, тогда обновленная граница может быть выше текущей границы. Справочная таблица, которая помимо прочей информации может содержать значения коэффициентов заполнения для различных скоростей запаздывания, на этапе 1332 может быть обновлена распознанными верхним и нижним пределами, и в этой точке режим распознавания заканчивается, и выполнение способа 1300 завершается. Обновленное картирование затем может быть применено при подаче фазовращателю последующих команд, например, при командах на перевод фазовращателя из заблокированного положения в положение запаздывания, из положения опережения в положение запаздывания, или для других движений, требующих работы золотникового клапана в области запаздывания или стопорной области.
На фиг. 14 приведен пример визуального представления рабочих областей коэффициента заполнения. На схеме 1400 показано изменение скорости фазорегулирования, то есть скорости изменения положения фазовращателя по времени, в зависимости от величины коэффициента заполнения соленоида. Графиком 1402 показаны действия по фазорегулированию, связанные с гидравлической активностью 8 стопорном контуре, в то время как графиком 1404 показаны действия по фазорегулированию, связанные с гидравлической активностью в контуре фазорегулирования. Гидравлическая активность в стопорном контуре может вызвать фазорегулирование либо в сторону опережения, либо в сторону запаздывания, что зависит от исходного положения фазовращателя. Например, если стопорный контур активируется, когда фазовращатель находится в положении опережения, то стопорный контур может вызвать фазорегулирование в сторону запаздывания, чтобы направить фазовращатель к заблокированному положению. В другом примере если стопорный контур активируется, когда фазовращатель находится в положении запаздывания, стопорный контур может вызвать фазорегулирование в сторону опережения, чтобы направить фазовращатель к заблокированному положению. Следует понимать, что поле значений коэффициента заполнения можно разделить на пять областей, а именно, на области 1410, 1412, 1414, 1416, 1418, которые могут считаться стопорной областью, бесполетной зоной или переходной областью, областью запаздывания, нулевой областью и областью опережения соответственно. Следует понимать, что в альтернативном примере область опережения может соседствовать с переходной и нулевой областями, находясь там, где на рисунке показана область запаздывания, а область запаздывания может соседствовать только с нулевой областью, находясь там, где на рисунке показана область опережения.
Как было рассмотрено выше, стопорная область 1410 может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых присутствует гидравлическая активность только в стопорном контуре. Бесполетная зона 1412 может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых присутствует гидравлическая активность как в стопорном контуре, так и в контуре фазорегулирования. Область 1414 запаздывания может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых фазовращатель может быть приведен в движение в направлении запаздывания после запаздывающих импульсов кручения. Нулевая область 1416 может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых в контуре фазорегулирования перекрыты линия опережения и линия запаздывания, что предотвращает приведение в движение фазовращателя посредством импульсов кручения. Область 1418 опережения может считаться областью значений коэффициента заполнения, при которых фазовращатель может быть приведен в движение в направлении опережения при поступлении опережающих импульсов кручения.
Следует понимать, что внутри стопорной области магнитуда скорости фазорегулирования может уменьшаться при росте значений коэффициента заполнения. Следует также отметить, что внутри области запаздывания магнитуда скорости фазорегулирования может увеличиваться при уменьшении значений коэффициента заполнения. Номинальное значение максимального коэффициента заполнения для стопорной области может считаться значением 1420 коэффициента заполнения, которое представляет собой границу между стопорной областью и переходной областью. Описанное для этапа 1310 первое обнаружение фазорегулирования фазовращателя в сторону запаздывания может произойти при значении 1406 коэффициента заполнения. В настоящем осуществлении схемы 1400, обнаружение движения в сторону запаздывания при значении 1406 может считаться более поздним, чем ожидалось исходя из текущих границ 1420, 1430 переходной области. Следовательно, обе границы могут быть обновлены на более высокие значения 1422, 1432. В другом осуществлении схемы 1400, обнаружение движения в сторону запаздывания при значении 1406 может считаться произошедшим ранее, чем ожидалось исходя из текущих границ 1420, 1430 переходной области. Соответственно, обновленные границы 1422, 1432 могут быть меньше текущих границ. Таким образом, минимальная команда перемещения в стопорной области, поданная на золотниковый клапан, то есть, величина коэффициента заполнения, связанная с минимальной скоростью фазорегулирования через стопорный контур, может быть ограничена в соответствии с обновленной границей 1422 между стопорной областью и переходной областью. Кроме того, максимальная команда перемещения в сторону запаздывания, поданная на золотниковый клапан, то есть, величина коэффициента заполнения, связанная с максимальной скоростью фазорегулирования в направлении запаздывания, может быть ограничена в соответствии с обновленной границей 1432 между областью запаздывания и переходной областью. Обновленные границы могут применяться при подаче последующих команд фазорегулирования. Например, если обновленная граница между переходной областью и областью запаздывания окажется меньшей, чем предыдущая граница, последующие команды скорости фазорегулирования в сторону запаздывания могут быть связаны с более низкими значениями коэффициента заполнения. В другом примере, если обновленная граница между переходной областью и областью запаздывания окажется большей, чем предыдущая граница, последующие команды скорости фазорегулирования в сторону запаздывания могут быть связаны с более высокими значениями коэффициента заполнения.
Способ 1400 может быть выполнен с использованием системы двигателя, содержащей: цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; фазовращатель изменения фаз газораспределения для регулировки клапанного распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков; золотниковый клапан с соленоидным приводом для регулирования положения фазовращателя, а также контроллер с хранящимися в постоянной памяти машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: получать команду на перевод фазовращателя из заблокированного положения в требуемое разблокированное положение и оценивание погрешности между фактическим разблокированным положением и требуемым разблокированным положением фазовращателя. В ответ на превышение погрешностью положения порогового значения, контроллер может работать в режиме распознавания с подачей фазовращателю команды на перевод в заблокированное положение с целью обновления карты переходной области между стопорной областью и областью запаздывания золотникового клапана путем сопоставления перемещения фазовращателя из заблокированного положения с перемещением золотникового клапана через переходную область. В другом примере, когда область запаздывания соседствует с областью опережения, переходная область может находиться между стопорной областью и областью опережения золотникового клапана. Команды, получаемые на перевод фазовращателя из заблокированного положения в требуемое разблокированное положение могут быть командами, подаваемыми в стопорной области или области запаздывания рабочего хода золотникового клапана. Контроллер двигателя может также содержать инструкции для того чтобы после обновления карты регулировать команду, подаваемую для перевода фазовращателя из заблокированного положения в требуемое положение. В одном примере обновляется команда на перевод в то же самое разблокированное положение. Таким образом можно избежать подачи командного коэффициента заполнения, который бы задействовал и стопорный и гидравлический контур.
На фиг. 15 показан способ 1500 индикации неисправности фазовращателя по превышению осцилляциями крутящего момента кулачка порогового значения, причем осцилляции крутящего момента кулачка распознают, когда золотниковый клапан находится вне бесполетной зоны. В ответ на эту индикацию золотниковый клапан может быть перемещен в стопорную область для перевода фазовращателя в заблокированное положение и удерживания фазовращателя в заблокированном положении со вставленным фиксирующим штифтом. Осцилляции крутящего момента кулачка могут превышать пороговое значение из-за одновременной гидравлической активности как в стопорном контуре, так и в контуре фазорегулирования. Одновременная активность может возникать из-за подачи случайных команд золотниковому клапану в бесполетной зоне, или в результате аппаратных неполадок в стопорном контуре, например, утечки масла. Например, утечка масла может быть результатом выхода из строя обратного клапана, выхода из строя золотникового клапана или выхода из строя стопорного клапана, кроме того, что может стать нерабочим зазор ротора. Выход из строя обратного клапана, золотникового клапана или стопорного клапана может включать в себя выход из строя уплотнения на одном или нескольких из этих клапанов. Способ основан на измерении магнитуд импульсов кручения кулачка, которые становятся больше тогда, когда задействован как стопорный контур, так и контур фазорегулирования с обратной связью, чем когда задействован только контур фазорегулирования с обратной связью.
На этапе 1502 оценивают условия работы двигателя, и определяют, являются ли требуемое и фактическое положения фазовращателя устойчивыми при устойчивой частоте вращения двигателя. То есть, адаптивное распознавание паттернов кручения кулачка может быть задействовано только при установившихся условиях по положению фазовращателя и по частоте вращения двигателя. В одном примере частота вращения двигателя может быть определена как устойчивая, если изменение частоты вращения двигателя меньше порогового значения. Аналогичным образом, положение фазовращателя может быть определено как устойчивое, если изменение положения фазовращателя меньше порогового значения.
После того, как будет подтверждена устойчивость условий, можно удостовериться в том, что в настоящее время коэффициент заполнения соленоида не находится в бесполетной зоне. После того, как на этапе 1504 будет проверено, что величина коэффициента заполнения соленоида не задает позиционирование золотникового клапана внутри бесполетной зоны, на этапе 1508 контроллер может измерить магнитуды или интенсивности импульсов кручения кулачка. Если золотниковый клапан не находится в бесполетной зоне, то он может находиться либо в нулевой области, либо в области запаздывания, либо в области опережения. Можно оценить среднее кручение для каждого зуба шестерни распределительного вала на некоторое количество оборотов распределительного вала, и метрику можно вычислить для межпиковой амплитуды частоты кручения кулачка для кручения на каждом зубе. Частота кручений пропорциональна частоте вращения двигателя. Амплитуда кручений является функцией частоты вращения двигателя, причем амплитуда уменьшается при увеличении частоты вращения двигателя. На этапе 1508 эти данные можно сравнить с номинальным кручением на каждом зубе, в функции от частоты вращения двигателя, найденной по справочной таблице. Номинальные значения кручения могут быть обновлены по функции разности между распознанными новыми границами и соответствующими текущими границами, причем функция будет включать в себя одно или более из сумматора и множителя. В настоящем примере обновление может предусматривать определение на этапе 1510 подстройки сдвига по разности между значениями измеренного кручения и номинального кручения. На этапе 1512 этот сдвиг можно применить к нормальному значению кручения и сохранить в памяти в качестве базового значения магнитуды для конкретной частоты вращения двигателя. Базовое значение магнитуды может считаться обновленным номинальным значением, и может использоваться в дальнейшем в качестве основы для пороговой магнитуды кручения. Этим заканчивается та часть программы 1500, в которой выполняют адаптивное распознавание или картирование.
На этапе 1514 можно измерить текущее мгновенное межпиковое кручение кулачка. Эти измерения могут иметь место при любых условиях работы двигателя, включая те, при которых золотниковый клапан работает в бесполетной зоне. Амплитуда этих импульсов кручения кулачка на этапе 1516 может быть сравнена с базовым значением магнитуды, помноженным на коэффициент допуска. В одном примере средняя амплитуда межпикового кручения кулачка в качестве функции положения кулачка и частоты вращения двигателя может быть оценена по текущим мгновенным измерениям межпикового кручения кулачка. Если измеренное мгновенное межпиковое кручение кулачка будет превышать базовую магнитуду, помноженную на коэффициент допуска, то на этапе 1518 можно индицировать неисправность аппаратной части стопорного контура или случайное задание командного коэффициента заполнения соленоида в бесполетной зоне. В противном случае, на этапе 1524 можно индицировать отсутствие неисправности. Отличить случайную работу в бесполетной зоне от неисправности аппаратной части стопорного контура можно по сигнатурам осцилляции кулачка для индивидуальных зубьев. В другом примере неисправность аппаратной части контура можно индицировать при работе с коэффициентом заполнения, значительно превышающим верхнее значение коэффициента заполнения картированной бесполетной зоны или при работе с коэффициентом заполнения, который значительно меньше нижнего значения коэффициента заполнения картированной бесполетной зоны, а в противном случае можно индицировать случайное задание командного коэффициента заполнения в бесполетной зоне. Результатом неисправности аппаратной части стопорного контура может являться случайное включение стопорного контура при управлении с обратной связью фазовращателем. Например, если неисправность привела к потере давления масла в стопорном контуре, то управляющий клапан может подать масло в стопорный масляный контур одновременно с тем, что золотниковый клапан будет подавать масло в контур фазорегулирования с обратной связью.
На этапе 1520, в ответ на индикацию неисправности, для того, чтобы не допустить конкуренции между стопорным контуром и контуром фазорегулирования, может быть подана команда на перевод фазовращателя в заблокированное положение со вставленным фиксирующим штифтом. Этой командой прекращается управление с обратной связью положением кулачка. Кроме того, по факту индикации неисправности, на этапе 1518 может быть установлен флаг, указывающий на то, что управление с обратной связью не подходит для текущих условий работы двигателя или отключено.
В одном примере система двигателя может содержать цилиндр двигателя, включающий в себя клапаны; кулачки, связанные с распределительным валом для приведения в движение клапанов; датчик положения кулачка, связанный с каждым кулачком; датчик частоты вращения двигателя; фазовращатель изменения фаз газораспределения для регулировки клапанного распределения, причем фазовращатель приводится в действие крутящим моментом от кулачков; золотниковый клапан с соленоидным приводом для регулирования положения фазовращателя, а также контроллер с хранящимися в постоянной памяти машиночитаемыми инструкциями для того, чтобы: при устойчивой частоте вращения двигателя картировать осцилляции кручения кулачка в зависимости от частоты вращения двигателя и положения кулачка, а при поступлении команды на перемещение золотникового клапана или в область опережения, или в область запаздывания, и в ответ на то, что мгновенные осцилляции кручения кулачка при данной частоте вращения двигателя превышают определяемое картированием пороговое значение, индицировать неисправность фазовращателя. Индикация неисправности фазовращателя в данной системе может включать в себя индикацию неисправности компонента стопорного контура фазовращателя. Кроме того, определяемое картированием пороговое значение может включать в себя пороговое значение, определяемое средней амплитудой картированных осцилляций кручения кулачка при конкретной частоте вращения двигателя и множителем. Контроллер двигателя также может содержать инструкции для того, чтобы в ответ на индикацию, прекращать управление с обратной связью положением кулачка при сохранении управления без обратной связи фазовращателем. Таким образом, за счет блокировки задействования контура фазорегулирования можно предотвратить случайное одновременное задействование и стопорного контура, и контура фазорегулирования из-за неполадки аппаратной части или случайного задания коэффициента заполнения в бесполетной зоне.
Таким образом можно повысить надежность и точность работы приводимого в действие крутящим моментом кулачков фазовращателя изменения фаз газораспределения, что улучшит эксплуатационные характеристики двигателя. Технический эффект активного задания команды на перемещение золотникового клапана в стопорную область в ответ на низкое давление гидравлической жидкости (например, масла), состоит в том, что органу управления положением ИФГ не позволят конфликтовать со случайным задействованием стопорного масляного контура в результате снижения давления масла. Наоборот, в условиях низкого давления масла в системе, гидравлической жидкости позволяют течь только по стопорному контуру, а не по контуру фазорегулирования до тех пор, пока в системе не восстановится достаточное давление масла. То есть, предотвращается наличие конкурирующего потока масла через линии контура фазорегулирования. Технический эффект перемещения золотникового клапана в зависимости от момента запаздывающих событий кручения кулачка состоит в том, что можно уменьшить количество нежелательных выводов золотникового клапана из требуемого положения, вызываемых кручением распределительного вала в сторону запаздывания. Тем самым улучшается согласованность регулировок фазовращателя ИФГ. Альтернативно, путем предварительного позиционирования фазовращателя в положение, смещенное в сторону опережения относительно среднезаблокированного положения, даже если в процессе прохождения золотниковым клапаном области запаздывания будут возникать запаздывающие кручения кулачка, эти запаздывающие кручения кулачка могут быть полезно использованы для перевода фазовращателя ближе к требуемому положению, в котором будет вставлен фиксирующий штифт. За счет уменьшения количества случаев нежелательных регулировок положения, возникающих в результате перемещения золотникового клапана по области запаздывания, может быть согласовано время, связанное с вставлением фиксирующего штифта фазовращателя ИФГ. Кроме того, за счет избирательного извлечения фиксирующего штифта фазовращателя только тогда, когда командным коэффициентом заполнения задаются минимальные величины регулировки фаз, может быть лучше гарантировано извлечение фиксирующего штифта перед нормальным фазорегулированием. То есть, этим уменьшается боковое нагружение фазовращателя за счет существенных регулировок фаз. Кроме того, за счет своевременного картирования областей и границ между областями золотникового клапана может быть повышена точность задающих перемещение золотникового клапана командных коэффициентов заполнения. Тем самым снижаются ошибки управления положением фазовращателя. Кроме того, может быть повышена согласованность реагирования фазовращателя на команды, подаваемые золотниковому клапану. В целом, эксплуатационные качества системы ИФГ могут быть улучшены за счет снижения ошибок, возникающих в результате непреднамеренного и нежелательного изменения положения фазовращателя.
Отметим, что включенные в настоящую заявку примеры программ управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке конкретные программы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия операции и/или функции могут графически изображать исходный код, программируемый в постоянной памяти машиночитаемой компьютерной среды хранения в системе управления двигателем.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Реферат
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Предложен способ для приводимого в действие крутящим моментом кулачков фазовращателя изменения фаз газораспределения. В ответ на команду фазорегулирования приводимого в действие крутящим моментом кулачков фазовращателя изменения фаз газораспределения на перевод из заблокированного положения - скачкообразное перемещение золотникового клапана из стопорной области за пределы нулевой области, равномерное перемещение золотникового клапана через нулевую область с контролем перемещения фаз газораспределения из заблокированного положения. Раскрыты способ для приводимого в действие крутящим моментом кулачков фазовращателя изменения фаз газораспределения и система двигателя. Технический результат заключается в повышении надежности и точности работы приводимого в действие крутящим моментом кулачков фазовращателя изменения фаз газораспределения. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 19 ил.
Формула
Документы, цитированные в отчёте о поиске
Двигатель внутреннего сгорания с гидравлическим устройством для регулирования угла поворота распределительного вала относительно коленчатого вала
